T1.-Sistema Informático y Arquitectura

1.1.- La prehistoria informática

2500 a.C Abaco: nace en china, capaz de contar y almacenar datos para representar los números del 0 al 9.

1642-1671 Máquina de Pascal: el francés Blaise Pascal crea la primera maquina capaz de sumar. Posteriormente en 1671 Gottfried W. Leibniz implementa una máquina capaz de multiplicar y dividir.

1821 Algebra de Boole: George Boole publica el libro “El análisis matemático del pensamiento” dando las bases de su álgebra: el álgebra de Boole, utilizada en los sistemas actuales.

1890-1924 Herman Hollerith: bajo el respaldo de CTR (“Computing Tabulating Recording Corporation”) Herman Hollerith crea la primera maquina tabuladora basada en los ensayos de Charles Babbage y George Boole. Mediante un sistema eléctrico trabajaba en binario mediante unas tarjetas perforadoras, asociando los estados (verdadero (1) y falso (0)) a la presencia o no de perforaciones. En 1924, la compañía CTR, pasó a llamarse International Business Machine (IBM).

1.2.-Primera Generación

Caracterizada por la utilización de válvulas de Vacío. Máquinas de 1ª Gen: MARK I, II, y III, ENIAC, UNIVAC I.

1.3.-Segunda Generación (1955-1964)

Caracterizada por la aparición del Transistor:

• Más barato
• Menor consumo
• Mayor rapidez
• Menor tamaño
• Mas fiable
• Menos peligroso de manipular.

1.4.-Tercera Generación (1964-1974)

Aparición del Circuito integrado, también conocido como chip o microchip. Máquinas: UNIVAC 1108 Y 1110, IBM 370.

1.5-Cuarta Generación (1974-1983)

Aparece el primer Microprocesador en 1971 (4004) desarrollado por Intel, generando así la llamada “revolución informática”. Aparece también la tecnología SMT (Surface Mount Technology) reduciendo el tamaño de los componentes electrónicos y el espacio que ocupan.

1.6.-Quinta Generación (1983-actualidad)

Numerosos avances tecnológicos como el procesamiento paralelo, IA etc… en los 80’s surgen las primeras versiones de Windows y OS/2, en los 90’s boom de internet y el comercio electrónico apareciendo Linux. Se multiplican los MHz de los procesadores. A partir de los años 2000 aparecen SO como Win2000, XP, 7, 8 10. Nuevas distribuciones Linux, se revolucionan los dispositivos móviles y evolucionan las conexiones de internet.

1.7..-Hardware y Software

• Hardware: Todo componente físico de una maquina (lo que se puede tocar físicamente)
• Software: Soporte virtual, programas, archivos etc… (lo que NO se puede tocar físicamente)

2.1.-Sistema de Numeración Posicional (I)

Utiliza la posición de los símbolos (números por ejemplo) para indicar su valor, la posición del símbolo varía su valor. 48 no es igual a 84 aunque sus símbolos son iguales, la posición de éstos varía el valor.

2.2.-Sistemas de Numeración Posicionales (II)

• Sistema Decimal: Base 10. Consta de 10 símbolos (del 0 al 9) por lo que 10ⁿ donde n es el numero de cifras a usar. Ej: 4 x 10² + 3 x 10¹ + 3 x 10⁰= 400 + 30 + 3 = 433.
• Sistema Binario: Base 2. Consta de 2 símbolos (0 y 1)

Una forma de calcularlo es esta. de forma que la suma de los valores donde recae el 1 da el valor representado. 32+4+2=38 que en binario es 100110

• Sistema Octal: Base 8. Consta de 8 símbolos (del 0 al 7) Ej: 1 x 8² + 1 x 8¹ + 6 x 8⁰= 64 + 8 + 6 = 78.

• Sistema Hexadecimal: Base 16. Consta de 16 símbolos. (del 0 al 9 y de la A a la F)

2.3.-Conversion entre sistemas (I)

Decimal a Binario: Se divide entre 2 sucesivamente.

Binario a Decimal: Se aplica el teorema fundamental de la numeración que dice: El valor total del número será la suma de cada dígito multiplicado por la potencia de la base correspondiente a la posición que ocupa en el número. Por ejemplo: 1⁵0⁴1³0²0¹1⁰₂ De forma que las potencias se identifican por el lugar que ocupan de derecha a izquierda y de 0 a 5 en el caso del ejemplo.

Decimal a Octal: Se divide entre 8 sucesivamente.

Octal a Decimal: Se aplica el teorema fundamental de la numeración que dice: El valor total del número será la suma de cada dígito multiplicado por la potencia de la base correspondiente a la posición que ocupa en el número. Por ejemplo: 2³7²5¹3⁰₈ De forma que las potencias se identifican por el lugar que ocupan de derecha a izquierda y de 0 a 3 en el caso del ejemplo.

Decimal a Hexadecimal: Se divide entre 16 sucesivamente.

Hexadecimal a Decimal: Se aplica el teorema fundamental de la numeración que dice: El valor total del número será la suma de cada dígito multiplicado por la potencia de la base correspondiente a la posición que ocupa en el número. Por ejemplo: 1³A²F¹7⁰₁₆ De forma que las potencias se identifican por el lugar que ocupan de derecha a izquierda y de 0 a 3 en el caso del ejemplo. Y teniendo en cuenta que A=10, y F=15

2.5 Signo y Magnitud.

Signo y magnitud

En este sistema de representación, se utiliza 1 bit para representar el signo, y el resto, en binario natural, para representar el número.

Por lo tanto, utilizando este sistema, el rango de representación será:

Utilizando n bits => -(2^n-1-1) ≤ X ≤ (2^n-1-1)

2.6. Representación en coma flotante

La representación de números en coma flotante permite que el ordenador trate números muy grandes y/o muy pequeños y se pue­de hacer de dos formas:

• Simple precisión. Se utilizan 32 bits para represen­tar cualquier cantidad numérica.
• Doble precisión. Se utiliza una combinación de 64 bits para representar cualquier cantidad numérica.

2.7. Código ASCII

Código ASCII (American Standard Code for Information Interchange)  se utiliza para la representación de la información en los ordenadores, aunque fue ideado para la transmisión de datos.

2.8. Código EBCDIC y Código UNICODE

Código EBCDIC: (Extended Binary Coded Decimal Interchange Code) IBM desarrolló el primer código interno para ordenadores. Igual que ASCII salvo que utiliza 8 bits para la codificación.

Código UNICODE: Éste es un código de 16 bits y permite 65.536 representa­ciones posibles de caracteres.

3.1. Arquitectura de Von Newmann:

• Unidad de Control de Proceso (CPU): Lo que viene a ser el Microprocesador:
  • Unidad de Control (UC): Interpreta y ejecuta instrucciones.
  • Unidad Aritmético Lógica (ALU): Se realizan cálculos, comparaciones y toma de decisiones lógicas.
• Memoria Principal (RAM): Se almacena temporalmente las herramientas (programas) y los datos que utiliza la CPU.
• Unidad de Entrada/Salida: Periféricos de comunicación con el exterior de la máquina.
• Memoria Secundaria (Almacenamiento): Lugar de almacenamiento permanente. HDD, PenDrives, CD, DVD etc…
• Buses: Elementos de interconexión. (carreteras por donde viajan los datos)

3.2. Unidad Central de Proceso. (CPU)

Ejecuta instrucciones, controla la transferencia de datos entre memoria, CPU y periféricos y responde a las peticiones de los periféricos.

Para que la CPU ejecute datos y/o programas, deben antes estar cargados en RAM

Ej: HDD-RAM-CPU-RAM-HDD, Saca el dato de la memoria secundaria (HDD) y lo lleva a la RAM para que la CPU lo interprete y devuelve las conclusiones a la RAM y se vuelve a almacenar en la memoria secundaria HDD.

3.3. Unidad de Control. (UC)

Elementos de la UC

• CP- Registro de Contador de programa: Contiene la dirección de programa de la proxima instrucción a ejecutar.
• MAR- Registro de Direcciones: Contiene las direcciones de la memoria.
• MDR- Registro de Datos: Lee el contenido de la dirección de memoria (Instrucciones y datos)
• RI- Registro de instrucciones: Contiene la instrucción que se está ejecutando.

3.4. Unidad Aritmético-Lógica

Encargada de operaciones de tipo aritmético (Sumas y restas) y Lógico (Comparaciones) y consta de:

• BR- Banco de registros
• CIROP- Circuitos operadores
• AC- Registro Acumulador
• S- Registro de Estado.

3.5. Memoria Principal (RAM)

Es donde se almacenan los programas y datos para después ser procesados por la CPU. Es una red de celdas numeradas. El MAR contiene el registro de celdas donde se almacenan los datos para ser procesados, El MDR recibe el dato que se encuentra dentro de esa dirección de memoria.

3.7. Memoria Secundaria.

Es la memoria de almacenamiento masivo y permanente, donde se almacenan los datos aún con el equipo apagado (Discos Duros, pendrives, etc…)

3.8. Los Buses

Son las “autopistas” donde se transporta la información de un lugar a otro.

• Bus de Control: Donde viajan las señales de control, controla el proceso de ejecución
• Bus de Direcciones: Viajan las direcciones de la memoria donde están o van a estar los datos
• Bus de Datos: Viajan las instrucciones y datos de la memoria hacia la CPU.