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septiembre de 2011

Tema 1. Introducción y Presentación de la Asignatura

Fundamentos de Computadores

Grupo 3

Tema 1: Introducción y Presentación septiembre de 2011 - 2

ÍndiceÍndice

1.1 Introducción

1.1.1 Informática1.1.2 Computador1.1.3 Sistema operativo1.1.4 Aplicaciones1.1.5 Servicios de red1.1.6 Conceptos básicos1.1.7 Introducción histórica

1.2 La asignatura Fundamentos de Computadores

1.2.1 Planificación de la asignatura1.2.2 Contenidos teóricos y prácticos1.2.3 Trabajo fuera del aula/laboratorio1.2.4 Temporización1.2.5 Evaluación1.2.6 Profesorado y recursos disponibles


ÍndiceÍndice

1.1 Introducción





Informática

• Informática ≡ ciencia que estudia el procesamiento automático de la información– La consolidación de la Informática como ciencia se produce con

el desarrollo de los computadores, a partir de los años cuarenta– El computador, por lo tanto, representa la piedra maestra sobre

la cual se ha podido desarrollar la Informática

• Niveles conceptuales para la descripción del computador:

Hardware

1.1 Introducción 1.1.1 Informática


Computador

• Un computador es una máquina electrónica que procesa información siguiendo las instrucciones de un programa– Para comunicarse con el exterior dispone de dispositivos de

entrada, a través de los que recibe la información, y dispositivos de salida, por donde la envía

– Dispone también de dispositivos para almacenar la información (los datos, resultados y el propio programa) y procesarla siguiendo las instrucciones del programa

• La información que se procesa en el computador (programas, datos y resultados) está expresada en forma digital binaria, combinando ceros y unos– Programas, datos y resultados deben codificarse en este formato

para poder ser procesados– Una vez obtenidos los resultados, estos son decodificados para

mostrarlos al usuario

1.1 Introducción 1.1.2 Computador


Computador1.1 Introducción 1.1.2 Computador

• Tradicionalmente, los computadores se dividen en 3 bloques (esquema de Von Neumann):1. Unidad central de proceso (CPU), constituída a su vez por

unidad de control (UC) y camino de datos (CD) .2. Memoria principal. 3. Entrada/salida (dispositivos usados para interaccionar con el

usuario del computador: teclado, monitor, almacenamiento,...).MEMORIA

PRINCIPAL

INSTRUCCIONES

DATOS

1010 0110

1110 1110

1011 0000. . .

0010 0010

1111 1110

1111 1110. . .

UCP

Circuitos digitales

decodificadores deinstrucciones

UNIDAD DE CONTROL

Señales de control

CAMINO DE DATOS

Operadores

0 1 0...

1010 0110

0010 0010 (Operando)

1111 1110 (Resultado)

Instrucción

MÓDULOENTRADA

MÓDULOSALIDA


Sistema operativo

• El sistema operativo es un programa que gestiona los recursos del computador en beneficio de los programas que se ejecutan sobre la máquina– Es el “primer” programa que entra en funcionamiento cuando

ponemos en marcha el computador– Los demás programas funcionan sobre el sistema operativo y son

gestionados por él– Interactúa directamente con el hardware, gestionando los

programas en ejecución, las operaciones de entrada y salida y lamemoria

– Algunos ejemplos: Windows, Linux y MacOS

• El sistema operativo forma parte de lo que se conoce como programas de sistema, categoría a la que también pertenecen el compilador y el ensamblador– Compilador y ensamblador son programas que traducen las

instrucciones escritas en un lenguaje de alto nivel a instrucciones simples que son las que el hardware puede ejecutar

1.1 Introducción 1.1.3 Sistema operativo


Aplicaciones

• En contraste con los programas de sistema (orientados a los programadores), a los programas orientados a los usuarios del computador se les da el nombre de aplicaciones

• Existen numerosos tipos de aplicaciones, algunas de las cuales son:– Procesador de textos: para crear o modificar documentos escritos

por medio de un computador. Permite operar con márgenes, tabuladores, justificación, tipos de letra, búsqueda y sustitución de palabras, ortografía, …

– Hoja de cálculo: para manipular datos numéricos y alfanuméricos dispuestos en forma tabular. Permite realizar cálculos complejoscon fórmulas y funciones, y dibujar distintos tipos de gráficas

– Navegador web: para visualizar la información que contiene una página web. Permite interactuar con su contenido y navegar hacia otros lugares de la red mediante enlaces o hipervínculos

– Reproductor de medios: programa capaz de mostrar un abanico de contenidos multimedia. Permite la reproducción de sonido, vídeo e imágenes

1.1 Introducción 1.1.4 Aplicaciones


Servicios de red

• Gracias al desarrollo de Internet, hoy en día es impensable considerar el computador como un elemento aislado, restringido al procesamiento de información local– Internet es un conjunto descentralizado de redes de

comunicación interconectadas, que utilizan protocolos estandarizados, garantizando que las redes físicas heterogéneas que la componen funcionen como una red lógica única, de alcance mundial

• Existen innumerables servicios proporcionados a través de aplicaciones de red a los que el usuario del computador podría tener acceso– Web, correo electrónico, transmisión de archivos, conversaciones

en línea, mensajería instantánea, acceso remoto a otras máquinas, juegos en línea …

1.1 Introducción 1.1.5 Servicios de red


Conceptos básicos

• Hardware– RAE: “Conjunto de los componentes que integran la parte

material de una computadora”. – Incluye sus componentes eléctricos (fuentes de alimentación,

condensadores, cables, resistencias, etc.), electrónicos (procesador, memoria, tarjetas E/S, etc.), mecánicos (discos duros, disquetes, unidades ópticas, etc.)...

• Software– RAE: “Conjunto de programas, instrucciones y reglas informáticas

para ejecutar ciertas tareas en una computadora”.– En contraste con el hardware, el software es “intangible”, no

puede “tocarse”. Frente al sentido físico del hardware, el software tiene un sentido más “lógico”, que incluye los datos y las instrucciones que le dicen a una computadora qué hacer.

– Dichos datos y programas tienen un sentido lógico “per se”, aunque físicamente se encuentren almacenados finalmente en hardware (memorias RAM, discos duros, discos ópticos, etc.).

– Es inherentemente modificable, frente al hardware, más “estático”.

1.1 Introducción 1.1.6 Conceptos básicos


Conceptos básicos

• Firmware

– Se trata de software de bajo nivel, almacenado de forma semipermanente en dispositivos de memoria programables electrónicamente (pueden cambiarse, pero de forma muy esporádica y no tan fácilmente como el software normal).

– En el sentido de su posible modificación está, por tanto, a caballo entre el software y el hardware.



Conceptos básicos

• Codificación de la información

– Los programas y los datos tienen que ser representados de forma adecuada a las máquinas que la usan.

– Internamente los computadores usan 2 valores (binario), ya que la diferencia entre dos estados es lo más fácil de almacenar y tratar en hardware:

• Una tensión alta o baja en un punto de un circuito electrónico• Una pequeña superficie magnetizada en un sentido o en otro en un

disco duro• Una pequeña superficie agujereada o no en una unidad óptica (CD,

DVD)• Una señal a alta o baja frecuencia a través de un cable de red• Presencia / ausencia de una señal luminosa en un cable de fibra

óptica• Etc.

– Bit: unidad de información elemental, puede tomar valor 0 ó 1.– Secuencias de bits sirven para codificar más estados:

• P.e., un byte = 8 bits, codifica hasta 28 = 256 estados distintos.



Conceptos básicos

• Unidades de capacidad:– Como el byte es una unidad relativamente pequeña (al

hablar de capacidades de una memoria RAM, un disco duro, etc. o de velocidades de transmisión de una conexión, en unidades de capacidad transmitidas por segundo) se suelen usar los distintos múltiplos:

• 1 Kilobyte (o KB) = 210 bytes = 1024 bytes ≈ 103 bytes.• 1 Megabyte (o MB) = 220 bytes = 1048576 bytes ≈ 106 bytes.• 1 Gigabyte (o GB) = 230 bytes = 1073741824 bytes ≈ 109

bytes.• 1 Terabyte (o TB) = 240 bytes ≈ 1012 bytes.• 1 Petabyte (o PB) = 250 bytes ≈ 1015 bytes.

– Los prefijos anteriores (K, M, G, T, P) a veces no se emplean como múltiplos de bytes (B), sino directamente de bits (b). P.e., se dice que una conexión a Internet tiene 3 Mb/s de bajada: 3 Megabits/segundo (Mb/s) ≈ 0.375 Megabytes/segundo (MB/s)



Introducción histórica1.1 Introducción 1.1.7 Introducción histórica

• Revolución siglo XIX: aumento de la producción por la introducción de las máquinas (propósito específico -> cableadas).

• Babbage (1791-1871): intentó diseñar una máquina capaz de resolver distintos problemas matemáticos (proyecto no terminado).

The BabbageDifference Engine(1832)

25.000 elementoscoste: £17,470



Primera Generación (1943-1962)

• Fleming (inicios del siglo XX): válvula de vacío -> desarrollo de la electrónica.

• Eckert y Mauchly (Proyecto ENIAC 1943-1946): 30 toneladas, 170 m2, 18.000 válvulas de vacío, frecuencia 0.1 MHz.– 20 registros de 10 dígitos decimales, operaciones aritméticas...– Programación cableando directamente.– ¡¡1900 sumas por segundo!!

• Von Neumann (EDVAC, 1952):– 1ª máquina de programa almacenado.– Instrucciones de salto condicional.– Válvulas de vacío.



Segunda Generación (1962-1967)

• Propiciada por el invento del Transistor en 1947 en los laboratorios Bell



Segunda Generación (1962-1967)

IBM System 360: Concepto de ISA PDP-8: 1er minicomputador



Tercera Generación (1967-1978)

• En 1958 se descubre la forma de integrar varios elementos en un único bloque de silicio. Aparece el Circuito Integrado.

ECL 3-input Gate

Motorola 1966



Tercera Generación (1967-1978)

• Aparece el concepto de microprogramación (propuesto por Wilkesen los años 50)

• Se anuncia el primer supercomputador (CDC 6000, 1964)

• En 1965 Wilkes propone el concepto de caché (IBM 360/80, 1968)



Cuarta Generación (1971- )

• En 1971 se diseña el primer microprocesador: Intel 4004

MicroprocesadorIntel 400419712300 transistores1 MHz



MicroprocesadorIntel Pentium IV200055 mill. de transistores2.8 GHz

• A partir de 1981, y junto con el desarrollo de la familia de CPUsde Intel que parte con el 8088 (microprocesador usado en el primer PC) se desarrolla masivamente la informática de consumo (ordenadores personales, portátiles, etc.)



ENIAC= Electronic Numerical Integrator and Calculator (30 toneladas y 18000 válvulas de vacío)

UNIVAC =Universal Automatic Computer

EDVAC=Electronic Discrete Variable Automatic Computer (concepto de programa almacenado)

CDC=Control Data Corporation (Seymour Cray, 1er supercomputador)

DEC=Digital Equipment Corportion (1er miniordenador, 20000$)

4004=1er microprocesador (2300 transistores)

John von Neumann

Babba ge

1832

Fleming

1943-46

ENI AC

BINAC

49

UNIVAC I

51

J. Presper Eckert

John Mauchly

52

EDVAC

CDC 6600

IBM S/360

63 64

ISA (225000$-2M$)

65

PDP-8

DEC

76

Cray-1

Intel 4004

71

77

Apple II

81

IBM PC


ÍndiceÍndice

1.1 Introducción





Planificación de la asignatura

• La asignatura consta de 6 ECTS, es decir una estimación total de volumen de trabajo del alumno de 150 horas

• Esas 150 horas se reparten en 60 horas presenciales y 90 horas de trabajo del alumno fuera del aula/laboratorio

• Las horas presenciales se impartirán en:– Aula A.01 (Aulario Norte)

• Clases de teoría, problemas y tutorías en grupo– Horario: Jueves 15:45-17:45

– Laboratorios de prácticas:• Boletines de prácticas

– Laboratorio 1.1: Grupo 3.1 (Viernes)– Laboratorio 1.2: Grupo 3.2 (Lunes) y 3.3 (Martes)– Horario: 18:00-20:00

1.2 La asignatura Fundamentos de Computadores 1.2.1 Planificación de la asignatura


1.2.2. Contenidos teóricos y prácticos

• Los contenidos de la asignatura se han divido en 6 bloques, cada uno de los cuales está formado por un tema de teoría y una o varias sesiones de prácticas:– Bloque 1. Introducción

• Tema 1. Introducción• Sesión 1. Introducción y configuración de las sesiones

prácticas

– Bloque 2. Representación de la información• Tema 2. Representación de la información• Sesiones 2 y 3. Decodificación de ficheros con Okteta

– Bloque 3. Introducción a los sistemas operativos• Tema 3. Introducción a los sistemas operativos• Sesiones 4, 5 y 6. Introducción al sistema operativo LINUX

1.2 La asignatura Fundamentos de Computadores 1.2.2 Contenidos teóricos y prácticos


Contenidos teóricos y prácticos

– Bloque 4. Introducción a la arquitectura de computadores• Tema 4. Introducción a la arquitectura de computadores• Sesiones 7, 8 y 9. Componentes del PC y montaje

– Bloque 5. Lenguajes del ordenador: lenguaje máquina, ensamblador y de alto nivel

• Tema 5. Lenguajes del ordenador: lenguaje máquina, ensamblador y de alto nivel

• Sesiones 10 y 11. Traducción, generación de código máquina, enlazado, carga y ejecución

– Bloque 6. Introducción a las redes de computadores• Tema 6. Introducción a las redes de computadores• Sesiones 12 y 13. Configuración básica de la red y servicios

de comunicaciones

1.2 La asignatura Fundamentos de Computadores 1.2.2 Contenidos teóricos y prácticos

Notas:

• Las sesiones de prácticas son estimadas, y podrán estar sujetas a ligeros cambios originados por fiestas, desarrollo de las clases, etc.• Las pruebas parciales se realizarán durante las horas reservadas para la teoría.


Trabajo fuera del aula/laboratorio

• Las 90 horas de trabajo previstas para el alumno serán dedicadas al:– Estudio de los conceptos teóricos y prácticos explicados en

el aula y/o laboratorio.– Realización de los boletines de ejercicios propuestos en

cada tema.– Finalización de los boletines de prácticas y resolución de

boletines de autoevaluación asociados.– Actividades complementarias.

1.2 La asignatura Fundamentos de Computadores 1.2.3 Trabajo fuera del aula/laboratorio


Temporización

S12, S13S10, S11S7 – S9S4 – S6S2, S3S1Lab.

T6T5T4T3T2T1Aula

13121110987654321

• La asignatura se desarrollará durante todo el primer cuatrimestre, con la siguiente temporización aproximada (por semanas):

1.2 La asignatura Fundamentos de Computadores 1.2.4 Temporización

• Nota: Al final de los temas 3 y 6, respectivamente, se realizará un parcial durante el horario de clase habitual.


Evaluación

– Exámenes de evaluación continua (teórico-prácticos): • Temas 1-3 (40%) • Temas 4-6 (60%)• Hay que sacar 5.0 como mínimo en cada uno para aprobar la

asignatura sin necesidad de hacer el final.– Examen final febrero (teórico-práctico)

• Temas 1-6 (100%)• Se dividirá en dos partes, para alumnos que superaron un

parcial sí y otro no (se guardará la parte aprobada). También actuará como convocatoria de incidencias para un posible parcial no realizado por algún motivo.

– Exámenes finales junio / septiembre (teórico-prácticos)• Temas 1-6 (100%)• No se divide en dos partes, ni se conserva ninguna parte

aprobada.– Seguimiento continuo de la asignatura, realización de los

boletines de prácticas y módulos de autoevaluaciónasociados, participación en clases / laboratorios, etc.

1.2 La asignatura Fundamentos de Computadores 1.2.5 Evaluación


Profesorado y recursos

• Profesor Grupo 3: – Juan José Pujante Bernal

• Asignatura completa (teoría y prácticas)

– Dpto. de Ingeniería y Tecnología de Computadores– Correo electrónico: [email protected]– Página web:

• http://ditec.um.es/personal/26

– Tutorías electrónicas: Aula Virtual (http://aulavirtual.um.es)

– Despacho 3.06, Facultad de Informática, 3ª planta

• Recursos:– Todo el material de la asignatura estará disponible a través

del aula virtual de la UMU (http://aulavirtual.um.es).

1.2 La asignatura Fundamentos de Computadores 1.2.6 Profesorado y recursos

tema 1. introducción y presentación de la...

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