Presentación del cursoUniversidad de AntioquiaInformática I Sesión 03: Capas de Abstracción...

Presentación del curso

Universidad de Antioquia Informática I

Informática ISesión 03: Capas de Abstracción

Departamento de Ingeniería Electrónica y de Telecomunicaciones

Facultad de Ingeniería2015-1





• Es el área de la ciencia y la tecnología que estudia el manejo de la información usando computadores.

• ¿Cómo procesar datos existentes para extraer nueva información útil para algún propósito?

• ¿Y cómo hacerlo de manera eficiente?

PROGRAMARENTENDER LO

QUE HAY DETRÁS

InformáticaInformática



• Es el proceso mediante el cual transmitimos a un computador las operaciones que queremos que haga.

• ¡Los computadores no entienden español (ni tampoco inglés)!

• Debemos traducir del español al lenguaje del computador, que se basa en la electricidad.

ProgramaciónProgramación



TecladoMouse

PantallaWi-FiAudio

Core i5, i7Cortex M15

RegistrosCacheRAMDD

Flash

SOFTWARE HARDWARE

se g

uar

da

se ejecuta

se

comunica

CPUMemoria I/O

Componentes de un computadorComponentes de un computador



• Cualquier computador es capaz de hacer exactamente lo mismo, pero diferente. (?)

• Para hacerle entender a un computador lo que debe hacer, existe una serie de transformaciones que cruzan múltiples capas de abstracción.

• ¿Porqué es importante la abstracción?

Capas de abstracciónCapas de abstracción



Problema

Algoritmo

Programa

Instruction-set Architecture

Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores

Capas de abstracción



• Ideas, dificultades, oportunidades.

• Planteamos problemas en “lenguaje natural”, por ejemplo, español.– … lenguajes AMBIGUOS!

– “Ahorita voy a hacer una vuelta”– “Los estudiantes que sacaron notas bajas deben

repetir la materia”

Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores

ProblemaProblema



Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores• Procedimiento paso a paso (para resolver un

problema) que debe ser…– Finito: el procedimiento debe terminar.

Calcular todos los dígitos decimales del número π » infinito

– Preciso: pasos definidos de manera precisa.

Receta de cocina: “… no deje que se vuelva grumoso”

» Algoritmo: “… no permita que la variabilidad de la densidad de masa supere el 5%”

– Computable: pasos que pueden ser calculados por un computador.

Encuentre el número primo más grande » no existe

AlgoritmoAlgoritmo



Algortimo A Algortimo B Algortimo C

Problema

Requiere el menor número de pasos.

Posibilita la concurrencia.

Requiere la mínima cantidad de memoria.

Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores

Algoritmo



• Se deshace de las ambigüedades• Implementamos programas usando lenguajes de

programación• Lenguajes para diferentes propósitos:

– Fortran: cálculos científicos– Java: internet, móviles– C: control de bajo nivel, velocidad– Python: programación multiparadigma

Lenguajes de alto nivel: independientes del procesador

Lenguajes de bajo nivel:assembly => uno para cada procesador

Fragmento de un programa en C:

if grade < 3.0: repeats = 1else: repeats = 0

Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores

ProgramaPrograma



Programa en lenguaje C

Programa en lenguaje Java

Programa en lenguaje Python

Algoritmo

Se ejecuta más rápido

Es más portable Se escribe másrápido

Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores

Programa



• Conjunto de instrucciones para controlar el procesador

• Interface entre el software y el hardware Assembly vs. Machine code

instrucción operandos => tipos de datos

LW R1, 0x8000ADD R1, R4, R6

01001010111010110110111000101010

Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores

ISA: Instruction Set ArchitectureISA: Instruction Set Architecture



ARM ISA X86 ISA PowerPC ISA

Programa

Consume menos energía

Es más aplicable

Es más estable

Lo van a estudiar en Electrónica Digital II y III

Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores

ISA: Instruction Set Architecture



• Conjunto de mecanismos y estructuras de hardware que no están expuestas al programador o programa.

Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores

Micro-arquitecturaMicro-arquitectura



Micro-ArquitecturaMicro-Arquitectura

• La microarquitectura de computadora es

la organización fisica que posee cada procesador.

Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores



8086 Core i3 Core i7

X86 ISA

Cuesta menos Es más rápido-

Lo van a estudiar en Electrónica Digital II y la electiva Arquitectura de Computadores

Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores

Micro-Arquitectura



• Compuertas lógicas que permiten hacer operaciones elementales con bits:

Lo van a estudiar en Matemáticas Discretas

y en Electrónica Digital I

INPUT AND OR NOT

0 0 0 0 1 1

0 1 0 1 1 0

1 0 0 1 0 1

1 1 1 1 0 0

Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores

CircuitosCircuitos



• Elemento base de la electrónica que funciona como un switch.

• Fabricados con silicio (CMOS)• Litografía de 22nm

Lo van a estudiar en Electrónica Analógica I y II

Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores

TransistoresTransistores



Problema

Algoritmo

Programa


Micro-arquitectura

Circuitos

Transistores

COMPILADOR

PROGRAMADOR

PROGRAMADOR

Resumen



Las figuras en esta presentación fueron creadas por el autor de la misma. Además, las imágenes usadas en esta presentación tienen licencia Creative Commons y fueron tomadas de:• http://en.wikipedia.org/wiki/

File:Peugeot_206_1999_Hatchback_1.1_TU1JP%28HFZ%29_02.JPG

• http://en.wikipedia.org/wiki/File:Pedal_Locations_in_2007_Subaru_Legacy.jpg

• http://en.wikipedia.org/wiki/File:Steering_wheels_from_different_periods.jpg

• http://www.flickr.com/photos/nrmadriversseat/6428424557/• http://en.wikipedia.org/wiki/File:95-98_Ford_Explorer.jpg

CréditosCréditos

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