¿QUÉ ES UNA COMPUTADORA?
- El hardware es la computadora en sí misma.
- El software es el conjunto de programas que indican a la computadora las tareas que debe realizar.
Los datos de entrada y los datos de salida pueden ser, de
cualquier tipo: texto, dibujos, sonido e imágenes.
Los datos y la información se pueden introducir en
la computadora por una entrada (input) y se procesan para producir una salida
(output, resultados).
Dispositivos de entrada y salida
Los dispositivos de entrada son
aquellos equipos encargados de introducir datos en la memoria central de la
computadora para su tratamiento.
Ejemplos de dispositivos de entrada
podemos mencionar los siguientes:
Teclado:
permite la comunicación entre el usuario y la computadora. Dispone de un
conjunto de teclas agrupadas en cuatro bloques denominados alfabético,
numérico, de control y teclas de función.
Ratón
o mouse de computadora: es una unidad de entrada constituida por una pequeña
cajetilla con controles que se adapta a la mano y permite el movimiento del
cursor en la pantalla, existen ratones mecánicos, ópticos y opto-mecánicos.
Lectora de
código de barras: se
utiliza un lápiz óptico o un haz luminoso formado por un rayo láser capaz de
realizar una imagen tridimensional que permite leer el código en cualquier
posición.
Unidad de
disco óptico: son unidades para la lectura y
escritura de los discos ópticos. Utilizan una técnica de grabación y lectura
donde se analizan las reflexiones de determinadas longitudes de onda sobre una
superficie por medio de un haz luminoso producido por un rayo láser.
Escáner
o scanner: dispositivo de entrada de datos que
sirve para digitalizar documentos en formato físico, como fotografías y textos,
para ser procesado en la computadora.
Palanca de control
para juegos o joystick: consiste en una
caja de la que sale una palanca o mando móvil que envía la información del
movimiento de la palanca y es registrada como posiciones en la pantalla. Se
utilizan en videojuegos y aplicaciones gráficas.
Micrófono:
son dispositivos que reciben las señales de audio y las transforman en señales
eléctricas que son procesadas por el computador.
Cámara
fotográfica digital: dispositivo que se puede utilizar
para introducir imágenes sin necesidad de revelado.
Cámara
digital de video o Webcam: es una cámara que transmite
imágenes en tiempo real a una computadora.
Tableta
gráfica o mesa digitalizadora: permite al usuario
dibujar o escribir a mano con un lápiz especial, cuya imagen aparece en la
pantalla de la computadora.
Sistemas de
adquisición de datos analógicos: son dispositivos con sensores que detectan variables
físicas, como temperatura y presión, y transforman esas señales analógicas a
digitales para su procesamiento por una computadora.
Dispositivos de salida
Los dispositivos de salida son los
equipos que presentan la información al usuario de forma comprensible, a través
de imágenes, texto, sonidos o táctil. Estos realizan la función de extraer
datos de la memoria central hacia el exterior.
Como ejemplos de dispositivos de
salida encontramos:
Pantalla o display: consiste en un sistema de representación mediante configuraciones de puntos luminosos denominados píxeles. La resolución de
pantalla es el número de píxeles que posee. En las computadoras de escritorio
o desktop se le conoce como monitor.
Impresoras: son unidades de
salida de datos soportados en papel. Existen diversos tipos de impresoras,
entre ellas las impresoras térmicas, electrostáticas, de tinta y láser.
Altavoz: son dispositivos que
transforman las señales eléctricas en señales de audio.
Trazadores gráficos o plotters: son dispositivos
capaces de imprimir un gráfico o dibujo.
Robots: son unidades de
salida que poseen un complemento mecánico capaz de realizar movimientos
ordenados desde la computadora.
Generadores de voz: son
dispositivos capaces de dar una salida audible mediante un sintetizador de voz.
Origen de las computadoras
Se puede considerar que fue diseñada
a finales de la década de los treinta por el Dr. John Atanasoff y el estudiante
de postgrado Clifford Berry en la Universidad de Iowa (Iowa State University).
Diseñaron la computadora para realizar cálculos matemáticos en física nuclear.
Clasificación de las computadoras
Las computadoras modernas se pueden
clasificar en computadoras personales, servidores, minicomputadoras, grandes
computadoras (mainframes) y supercomputadoras.
Las
computadoras personales (PC):
son las más populares y abarcan desde computadoras
portátiles (laptops o notebooks, en inglés) y computadoras de escritorio
(desktop).
Los
servidores: son
computadoras personales profesionales y de gran potencia que se utilizan para
gestionar y administrar las redes internas de las empresas o departamentos y
muy especialmente para administrar sitios Web de Internet.
Las
minicomputadoras: son
computadoras de rango medio, que se utilizan en centros de investigación,
departamentos científicos y fábricas.
Las grandes
computadoras (mainframes): son
máquinas de gran potencia de proceso y extremadamente rápidas y además disponen
de una gran capacidad de almacenamiento masivo. Son las grandes computadoras de
los bancos, universidades e industrias.
Las
supercomputadoras: son
las más potentes y sofisticadas que existen en la actualidad; se utilizan para
tareas que requieren cálculos complejos y extremadamente rápidos.
Organización física de una
computadora
Los dos componentes principales de
una computadora son: hardware y software.
La mayoría de las computadoras,
grandes o pequeñas, están organizadas y constan fundamentalmente de tres
componentes principales:
Si a la organización física de la
Figura se le añaden los dispositivos para comunicación con la computadora,
aparece la estructura típica de un sistema de computadora: dispositivos de
entrada, dispositivos de salida, memoria externa y el procesador/memoria
central con su programa.
Uno de los componentes fundamentales de un PC es la placa base (en inglés, motherboard o main board)
La Memoria Principal
Almacena los datos de entrada, programas que se han de ejecutar y resultados, en la mayoría de las computadoras existen dos tipos de memoria principal: memoria de acceso aleatorio RAM que soporta almacenamiento temporal de programas y datos y memoria de sólo lectura ROM que almacena datos o programas de modo permanente.
La Memoria Central
(RAM, Random, Access Memory
se utiliza para almacenar, de modo temporal información, datos
y programas, la información puede ser de dos tipos: las instrucciones de un
programa y los datos con los que operan las instrucciones. Para que un programa
se pueda ejecutar debe ser situado en la memoria central.
La memoria principal es la encargada
de almacenar los programas y datos que se están ejecutando y su principal
característica es que el acceso a los datos o instrucciones desde esta memoria
es muy rápido.
En la memoria principal se almacenan:
- Los datos enviados para procesarse desde los dispositivos de entrada.
- Los programas que realizarán los procesos.
- Los resultados obtenidos preparados para enviarse a un dispositivo de salida.
La memoria
ROM, es
una memoria que almacena información de modo permanente en la que no se puede
escribir (viene pregrabada “grabada” por el fabricante) ya que es una memoria
de sólo lectura, no se pierden información al apagar la computadora ni cuando
se enciende, no se pueden modificar y suelen utilizarse para almacenar los
programas básicos.
Los programas y los datos se
almacenan en RAM: Las memorias de una computadora personal se miden en unidades
de memoria y suelen ser actualmente de 512MB a 1, 2 o 3GB.
Normalmente una computadora contiene mucha más
memoria RAM que memoria ROM; también la cantidad de memoria se puede aumentar
hasta un máximo especificado, mientras que la cantidad de memoria ROM, normalmente
es fija.
La memoria secundaria es realmente un
dispositivo de almacenamiento masivo de información y por ello, a veces, se la
conoce como memoria auxiliar, almacenamiento auxiliar, almacenamiento y memoria
externos.
Unidades de medida de memoria
La memoria
principal: Es
uno de los componentes más importantes de una computadora y sirve para
almacenamiento de información (datos y programas).
La memoria central de una computadora
es una zona de almacenamiento organizada en centenares o millares de unidades
de almacenamiento individual o celdas. La memoria central de una computadora
puede tener desde unos centenares de millares de bytes hasta millones de bytes.
El procesador
El procesador o Unidad Central de
Proceso, UCP (CPU, Central Processing Unit) controla el funcionamiento de la
computadora y realiza sus funciones de procesamiento de los datos,
constituyendo el cerebro y corazón de la computadora o también su sistema nervioso.
Se encarga de un modo práctico de realizar numerosos cálculos y operaciones
ordenadas por los diferentes programas instalados en la computadora.
Generaciones de microprocesadores
El PC original de 1981 trabajaba a
4,77 MHz y su microprocesador era el Intel 8088. Trabajaba a 16 bits
internamente, aunque el bus externo para comunicarse con el resto de los
componentes era tan sólo de 8 bits. El microprocesador Intel 8088 fue lanzado
al mercado en junio de 1979, aunque con anterioridad (junio de 1978) Intel
lanzó el 8086. Estos microprocesadores con sus diferentes modelos constituyeron
la primera generación o familia de microprocesadores. En total, Intel ha
lanzado numerosas generaciones o familias de procesadores que han permanecido
en el mercado durante varios años durante los cuales se ha ido incrementando la
frecuencia de reloj.
Comparación
de la memoria central y la memoria auxiliar
La memoria central o principal es mucho más rápida y cara
que la memoria auxiliar. Se deben transferir los datos desde la memoria
auxiliar hasta la memoria central, antes de que puedan ser procesados. Los
datos en memoria central son: volátiles y desaparecen cuando se apaga la
computadora. Los datos en memoria auxiliar son permanentes y no desaparecen
cuando se apaga la computadora.
REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN
EN LAS COMPUTADORAS
Representación
de textos: se
representan mediante:
·
Caracteres alfabéticos,
·
Caracteres numéricos
·
Caracteres especiales
·
Caracteres geométricos y gráficos
·
Caracteres de control
Representación
de valores númericos:
El método práctico realizado por la computadora es que una
vez definidos los datos numéricos de un programa, una rutina (función interna)
de la biblioteca del compilador (traductor) del lenguaje de programación se
encarga de transformar la cadena de caracteres que representa el número en su
notación binaria.
Existen dos formas de representar los datos numéricos:
números enteros o números reales.
Representación
de enteros
Los datos de tipo entero se representan en el interior de
la computadora en notación binaria. La memoria ocupada por los tipos enteros
depende del sistema, pero normalmente son dos, bytes (en las versiones de
MS-DOS y versiones antiguas de Windows y cuatro bytes en los sistemas de 32
bits como Windows o Linux). Por ejemplo, un entero almacenado en 2 bytes
(16bits):
1000 1110 0101 1011
Los enteros se pueden representar con signo (signed, en
C++) o sin signo (unsigned, en C++); es decir, números positivos o negativos.
Normalmente, se utiliza un bit para el signo. Los enteros sin signo al no tener
signo pueden contener valores positivos más grandes. Normalmente, si un entero
no se especifica “con/sin signo” se suele asignar con signo por defecto u
omisión.
Representación
de reales
Los números reales son aquellos que contienen una parte
decimal como 2,6 y 3,14152. Los reales se representan en notación científica o
en coma flotante; por esta razón en los lenguajes de programación, como C++, se
conocen como números en coma flotante. EJEMPLOS 12.35 99901.32 0.00025 9.0.
Representación
de caracteres
Un documento de texto se escribe utilizando un conjunto de caracteres adecuado al tipo de documento. En los lenguajes de programación se utilizan, principalmente, dos códigos de caracteres.
El más común es ASCII (American Standard Code for Information Interchange) y algunos lenguajes, tal como Java, utilizan Unicode (www.unicode.org).
Ambos códigos se basan en la asignación de un código
numérico a cada uno de los tipos de caracteres del código.
En C++, los caracteres se procesan normalmente usando el
tipo char, que asocia cada carácter a un código numérico que se almacena en un
byte.
El código ASCII básico que utiliza 7 bits (128 caracteres
distintos) y el ASCII ampliado a 8 bits (256 caracteres distintos) son los
códigos más utilizados. Así se pueden representar caracteres tales como 'A',
'B', 'c', '$', '4', '5', etc.
CODIFICACIÓN DE LA INFORMACIÓN
La información que manejan las computadoras es digital.
Esto significa que esta información se construye a partir de unidades contables
llamadas dígitos.
Sistemas
de numeración
El sistema de numeración más utilizado en el mundo es el
sistema decimal que tiene un conjunto de diez dígitos (0 al 9) y con la base de
numeración 10. Así, cualquier número decimal se representa como una expresión
aritmética de potencias de base 10; por ejemplo, 1.492, en base 10, se
representa por la cantidad: 1492 = 1.10 3
+ 4.10 2 + 9.10 1 + 2.10 0
= 1.1000 + 4.100 + 9.10 + 2.1 y 2.451,4 se representa por 2451,4 = 2.10 3 + 4.10 2
+ 5.10 1 + 1.10 0 + 4.10 –1
= 2.1000 + 4.100 + 5.10 + 1.1 + 4.0,1. Además del sistema decimal
existen otros sistemas de numeración utilizados con frecuencia en electrónica e
informática (computación): el sistema hexadecimal y el sistema octal.
Dispositivos de almacenamiento
secundario (almacenamiento masivo)
La memoria secundaria, mediante los dispositivos de
almacenamiento secundario, proporciona capacidad de almacenamiento fuera de la
UCP y del almacenamiento o memoria principal. El almacenamiento secundario es
no volátil y mantiene los datos y programas, incluso cuando se apaga la
computadora.
Discos
magnéticos cabezas
de lectura/escritura que se mueven sobre la superficie. Los discos magnéticos
se clasifican en disquetes (flopy disk), ya prácticamente en desuso, y discos duros (hard disk). son dispositivos
formados por componentes electromagnéticos que permiten un acceso rápido a
bloques físicos de datos. La información se registra en la superficie del disco
y se accede a ella por medio de
Discos
ópticos: CD-ROM
y DVD discos ópticos difieren de los tradicionales discos duros o discos
magnéticos en que los primeros utilizan un haz de láser para grabar la
información. Son dispositivos de almacenamiento que utilizan la misma tecnología
que los dispositivos compactos de audio para almacenar información digital.
Discos duros
virtuales Es
un nuevo dispositivo de almacenamiento de información que no reside en la
computadora del usuario sino en un espacio virtual residente en un sitio Web de
Internet (de tu propia empresa, o de cualquiera otra que ofrezca el servicio).
Discos
y memorias Flash USB
Son unos chips con una tecnología
especial, flash, en los que se puede escribir y borrar rápida y repetidamente,
no son volátiles y se puede mantener su contenido sin alimentación eléctrica.
Nuevos
dispositivos de E/S móviles
Hoy en programación se utilizan como
dispositivos de E/S, teléfonos inteligentes (smartphones). Los teléfonos
inteligentes vienen equipados con software de navegación Web que permite a
estos dispositivos acceder a páginas Web cuyos formatos han sido adaptados al
tamaño de sus pantallas.
Los asistentes personales digitales (PDA) son pequeñas computadoras de mano capaces de realizar transmisiones de comunicaciones digitales.
Puertos
serie y paralelo
El
PC está equipado con puertos serie y paralelo El puerto serie (como mínimo
suele tener dos) se encuentra en la parte trasera o lateral del PC.
USB
USB son las siglas de Universal Serial Bus (Bus serie universal) Sin duda, el bus USB es la innovación más importante y de éxito del mundo PC en muchos años. Es un bus de expansión que permite conectar una gran cantidad de equipamiento al PC.
Bus
IEEE Firewire – 1394
Es una nueva
interfaz SCSI (un bus antiguo pero avanzado utilizado para discos duros,
unidades de CD-ROM, escáneres y unidades de cinta) serie de alta velocidad para
comunicación y control de componentes audiovisual.
Las actuales videocámaras digitales y otros
dispositivos de audio e imagen suelen incorporar conectores firewire.
REDES,
WEB Y WEB 2.0
los sistemas de computadoras se clasifican en sistemas distribuidos y sistemas centralizados.
Las redes se pueden
clasificar en (LAN, Local Área Network) y las redes área amplia o ancha WAN
(Wide Área Network).
Una Red LAN: permite a muchas computadoras acceder a
recursos compartidos de una computadora más potente denominada servidor.
La Red WAN: más conocida y popular en la actualidad es
la red Internet que está soportada por la World Wide Web.
Estas computadoras
se conectan en redes LAN (Red de Área Local) y WAN (Red de Área Ancha)
Redes
P2P, igual-a-igual (peer-to-peer, P2P)
Es una red de ordenadores en la que todos o algunos aspectos
funcionan sin clientes ni servidores fijos, sino una serie de nodos que se
comportan como iguales Estos sistemas P2P se utilizan hoy con gran
profusión en ambientes científicos y de investigación, así como para descargas
de música por Internet.
Aplicaciones
de las redes de comunicaciones
Muchos estudiantes
y profesionales utilizan las transmisiones de las redes
entre el hogar y la
oficina o entre dos oficinas de modo que puedan acceder a la información que
necesiten persistentemente; Existen muchos tipos de redes:
- Una red de área local (LAN, local área network).
- Una red global.
- la comunicación.
Módem
El módem es un
dispositivo periférico que permite intercambiar información entre computadoras
a través de una línea telefónica.
Conocido como un
dispositivo que transforma las señales digitales de la computadora en señales
eléctricas analógicas telefónicas y viceversa, con lo que es posible transmitir
y recibir información a través de la línea telefónica.
Los módems
pueden ser de tres tipos:
Interno: Es una tarjeta que se conecta a la placa
base internamente.
Externo: Es un dispositivo que se conecta externamente
a la computadora a
través de puertos
COM, USB, etc.
PC-Card: son módems del tipo tarjeta de crédito, que sirven para la conexión a las computadoras portátiles.
Internet
y la World Wide Web
Internet, conocida
también como la Red de Redes, se basa en la tecnología Cliente/Servidor. Las
personas que utilizan la Red controlan sus tareas mediante aplicaciones Web tal
como software de navegador.
la Web fue creada
en 1989 por Bernards Lee, aunque su difusión masiva comenzó en 1993 como medio
de comunicación universal, sirve para almacenamiento, recuperación, formateado
y visualización de información, utilizando una arquitectura cliente/servidor.
Para acceder a la
Web se necesita un programa denominado navegador Web.
EL
SOFTWARE (LOS PROGRAMAS)
Sistema
operativo
Un sistema
operativo (SO) es la parte más importante del software del sistema el sistema
operativo es la colección de programas de computadora que controla la
interacción del usuario y el hardware de la computadora, el software es el
responsable de dirigir todas las operaciones de la computadora.
Normalmente el
sistema operativo se almacena de modo permanente en un chip de memoria de sólo
lectura (ROM), de modo que esté disponible tan pronto la computadora se pone en
marcha (“se enciende” o “se prende”).
Tipos de sistemas operativos
- Multiprogramación/Multitarea
- Tiempo compartido (múltiples usuarios, time sharing)
- Multiproceso
LENGUAJES
DE PROGRAMACIÓN
Un programa se escribe en un lenguaje de programación y las operaciones que conducen a expresar un algoritmo en forma de programa se llaman programación El procesador debe ser capaz de interpretar un algoritmo, lo que significa:
- comprender las instrucciones de cada paso,
- realizar las operaciones correspondientes
