TEMA 1: El ordenador y la información

Fundamentos de Informática(Grados en Ingenierías Industriales)

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Índice de contenidos

1. Conceptos Básicos en Informática.2. Evolución Histórica.3. Representación de la Información.4. Estructura Funcional de un Ordenador.5. Sistemas Operativos.6. Bases de Datos.

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1. Definición, elementos y aplicaciones de la informática

Informática = INFORmación autoMÁTICA Definición:

Conocimientos científicos + técnicaspara

Tratamiento automático de la información

usando

Computadoras electrónicas

Conjunto de conocimientos científicos y técnicos que posibilitan eltratamiento automático de la información (RAE)

La palabra <<informática>> suele utilizarse como sinónimo de Ciencia eIngeniería de las Computadoras (Computer Science and Engineering).

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ORDENADOR / COMPUTADORA Máquina capaz e procesar información de forma automática (bajo el

control de un programa)

1. Definición, elementos y aplicaciones de la informática

Elementos básicos: HARDWARE: soporte físico => teclado, pantalla, tarjetas, cables...

programas: listas de instrucciones que el ordenador puede ejecutar

SOFTWARE: soporte lógico => +datos sobre los que actúan los programas

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1. Definición, elementos y aplicaciones de la informática CALCULADORA Máquina capaz de efectuar operaciones

aritméticas bajo el control directo del usuario. No es sinónimo de computadora

No enlaza automáticamente las operaciones. No realizan operaciones de tipo lógico. Solo utilizan datos numéricos.

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1. Definición, elementos y aplicaciones de la informática

Algunas Aplicaciones: Investigación

Cálculos matemáticos Análisis automático de textos Simulación de sistemas complejos

Aplicaciones técnicas y sanitarias Diseño de circuitos, edificios...

(CAD, CAM) Robótica Medicina

Gestión Contabilidad Nóminas Facturación

Otras Procesadores de texto Hojas de cálculo Enseñanza Juegos, Música, Vídeo…

Sistemas Operativos (SO): Programa que ayuda al usuario

y simplifica el manejo de un ordenador

Funciones principales: Interfaz hombre-máquina Administrador de recursos

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2. Evolución Histórica de la Computación

PRECURSORES

8

2. Evolución Histórica de la Computación ÁBACO

Es un instrumento de cálculo que utiliza cuentas que se deslizan a lo largode una serie de alambres o barras de metal o madera fijadas a un marcopara representar las unidades, decenas, centenas, unidades de millar,decenas de millar, centenas de millar, etcétera. Fue inventado en Asiamenor, y es considerado el precursor de la calculadora digital moderna.Utilizado por mercaderes en la Edad Media a través de toda Europa y elmundo árabe, fue reemplazado en forma gradual por la aritmética basada enlos números indo-árabes. Aunque poco usado en Europa después del sigloXVIII, todavía se emplea en Medio Oriente, Rusia, China, Japón y Corea.

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2. Evolución Histórica de la Computación

ÁBACO NEPERIANO Ábaco inventado por John Napier para

el cálculo de productos y cocientes denúmeros. También llamado ábacorabdológico (del griego ραβδoς, varillay λóγoς, tratado).

Napier publicó su invención de lasvarillas en una obra impresa enEdimburgo a finales de 1617 tituladaRhabdologia. Por este método, losproductos se reducen a operaciones desuma y los cocientes a restas; al igualque con las tablas de logaritmos,inventadas por él mismo se transformanlas potencias en productos y las raícesen divisiones

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2. Evolución Histórica de la Computación

REGLA DE CÁLCULO La regla de cálculo es un instrumento manual de cálculo que

dispone de varias escalas numéricas, para facilitar la rápida ycómoda realización de operaciones aritméticas complejas, comopuedan ser multiplicaciones, divisiones, etc.

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2. Evolución Histórica de la Computación

CALCULADORES MECÁNICOS

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2. Evolución Histórica de la Computación PROCESADORES MECÁNICOS Algoritmos integrados en la estructura física. Joseph Jacquard (1801): telar automático controlado por

tarjetas perforadas. Cambiando las tarjetas se cambiaba eldibujo.

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2. Evolución Histórica de la Computación

PROCESADORES MECÁNICOS Charles Babbage (1833): máquina analítica. Primer ordenador

moderno. Era una máquina automática capaz de resolver unagran cantidad de problemas, simplemente con cambiar elprograma (tarjeta perforada).

Máquina Diferencias

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2. Evolución Histórica de la Computación

PROCESADORES MECÁNICOS Ada Byron (1815): primeros programas de ordenador (en

tarjetas perforadas) para la máquina analítica de Babbage.

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2. Evolución Histórica de la Computación

PRIMERA GENERACIÓN (1938-1953): Válvulas Electrónicas. Cinta y Tambor magnético. Válvula de vacío. Principios de Shannon

En teoría de la información, el teorema de Shannon-Hartley es una aplicación del teoremade codificación para canales con ruido.

El teorema establece la capacidad del canal de Shannon, una cota superior que establece lamáxima cantidad de datos digitales que pueden ser transmitidos sin error (esto es,información) que pueden ser transmitidos sobre dicho enlace de comunicaciones con unancho de banda específico y que está sometido a la presencia de la interferencia del ruido.

Calculadores electrónicos en la 2ª guerra mundial Z3 de Zuse (Alemán), Colossus de Turing (Británico).

Arquitectura de Von Neumann Ejemplos:

ENIAC. Primer calculador totalmente electrónico (18.000 tubos de vacío, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores).

ABC, Mark I, EDSAC, EDVAC, LEO, UNIVAC I, IBM 701

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2. Evolución Histórica de la Computación

SEGUNDA GENERACIÓN (1954-1965): Transistores Nuevas tecnologías en electrónica

Memorias de ferritas y disco magnético rígido. Transistor.

Ejemplos: TXO, IBM-7000, ATLAS, … Primeros lenguajes de programación de alto nivel:

Fortran, Algol, Cobol, Basic, Pl-i

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2. Evolución Histórica de la Computación

TERCERA GENERACIÓN (1965-1971): CircuitosIntegrados Avances en componentes y dispositivos

Circuitos integrados Terminales de video, impresoras, módem

Ejemplos: IBM-360, PDP-8, UNIVAC-1108, CDC-6000, … Aparece el software de sistemas:

Sistemas operativos, Bases de datos, Lenguajes deprogramación estructurados, Lenguajes de programaciónentrelazados.

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2. Evolución Histórica de la Computación

CUARTA GENERACIÓN (1971-198?): Microprocesadores(LSI) Avances espectaculares en microelectrónica

Microprocesadores Intel y circuitos LSI Ordenadores personales Más Software

Sistemas operativos, Ofimática, Entornos gráficos, Multimedia, Lenguajes orientados a objetos

Aparece Internet

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2. Evolución Histórica de la Computación

QUINTA GENERACIÓN (198?-?): InteligenciaArtificial Surge la biotecnología y la tecnología óptica Aparecen nuevas arquitecturas de ordenadores:

Procesamiento paralelo, Redes Neuronales, Nuevas tecnologías de materiales

Nuevos enfoques en el tratamiento de la información Lenguajes no procedurales, Lenguaje natural, Sistemas expertos,

Sistemas de ayuda a la decisión

Lesson Break

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Diseño Industrial. Nichos de Mercado

¿Que son los Nichos de Mercado? Un nicho de mercado es un término de mercadotecnia utilizado para

referirse a una porción de un segmento de mercado en la que los individuosposeen características y necesidades homogéneas, y estas últimas no estándel todo cubiertas por la oferta general del mercado.

Los nichos de mercado, son hoy por hoy, la punta de lanza para iniciar unanueva empresa.

Visión Empresarial

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Diseño Industrial. Nichos de MercadoNoticia de Interés

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Diseño Industrial. PúblicoNoticia de Interés

Lesson Continued

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2. Representación de la información

Codificación Transformación de los elementos de un conjunto en elementos de

otro conjunto siguiendo un método determinado, de tal forma que posteriormente se pueda efectuar el proceso inverso de decodificación

a0a1a2a3a4

b0b1b2b3b4

a0a1a2a3a4

b0b1b2b3b4

Codificaciónf (a0)= b0

Decodificaciónf -1(b0)= a0

Proceso de codificación. Códigos de E/S

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2. Representación de la información

Los programas y los datos en las computadoras se representan mediante cadenas de 0 y 1 (código binario)

BIT (BInary digiT) Unidad de información más pequeña que se puede almacenar en

un ordenador (0,1) El uno representaría una tensión superior a 0.5 voltios y el cero las

menores o iguales a 0.5 voltios

Otras unidades de medida de informaciónUnidad Equivalencias

1 byte1 KiloByte (KB)1 MegaByte (MB)1 GigaByte (GB)1 TeraByte (TB)

8 bits210 bytes = 1.024 bytes220 bytes = 1.048.576 bytes = 210 KB230 bytes = 1.073.741.824 bytes = 220 KB = 210 MB240 bytes = 1.099.511.627.776 bytes = 230 KB = 220 MB = 210 GB

Proceso de codificación. Códigos de E/S

27

000010 101011000110

2. Representación de la información

Ejemplo de codificación/decodificación en un sistema informático: Entrada (p.ej. un teclado): usuario introduce 2 + 7 Salida (p.ej. un monitor): ordenador realiza la suma y devuelve un 9

2 +7

001001Procesamiento

9

Codificación Decodificación

Proceso de codificación. Códigos de E/S

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2. Representación de la información

• ¿Cuántos bits serán necesarios para codificar m símbolos?

n bits, de modo que 2n ≥ m• Ejemplos:

Símbolo a codificar Código binario

0123

00011011

Observa que para codificar 4 símbolos hemos necesitado cadenas de 2 bits

• Ejemplo de un código de 2 bits:

Nº de símbolos (m) Nº de bits (n)

4256257512

2 (22 = 4 ≥ 4)8 (28 = 256 ≥ 256)9 (29 = 512 ≥ 257)9 (29 = 512 ≥ 512)

Proceso de codificación. Códigos de E/S

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2. Representación de la información

Existen muchos códigos binarios diferentes: AIKEN, BCD, GRAY, ASCII, UNICODE...

El código ASCII (American Standar Code for Information Interchange) es el más usado para codificar los caracteres empleados habitualmente, en total 256 símbolos (se emplean por tanto 8 bits para codificar cada símbolo): Alfabéticos: mayúsculas y minúsculas, con y sin acentos,

diéresis y otros “adornos” de distintos idiomas. Numéricos. De puntuación. Especiales ( % & $ # { } ...).

Proceso de codificación. Códigos de E/S

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2. Representación de la información

Sistema de numeración en base b Se utiliza para representar los números de un alfabeto compuesto por b

símbolos Cada símbolo que compone un número contribuye con un valor que depende

de: la cifra en sí la posición dentro del número

Base: bConjunto de símbolos: {ni/ i ∈ ℤ}Número: ...n4n3n2n1n0nn-1nn-2...Valor: ...+ n4b4+ n3b3+ n2b2+ n1b1+ n0b0+ nn-1bn-1+ nn-2bn-2+...

Ejemplo:Base: 10Conjunto de símbolos: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}Número: 5678.89

Valor: 5678.89 = 5 103 + 6 102 + 7 101 + 8 100 + 8 10-1 + 9 10-2

Sistemas de numeración usuales en informática

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2. Representación de la información Sistema de numeración en base 2 o binario

Sistema empleado por los ordenadoresBase: 2Conjunto de símbolos: {0,1} Conversión de binario a decimal, sumar los pesos (2n) de

las posiciones en las que hay un 1.Número: 011102)

Valor: 0 24 + 1 23 + 1 22 + 1 21 + 0 20 = 1410)

Conversión de decimal a binario, métodos de las divisiones y multiplicaciones.

Sistemas de numeración usuales en informática

34 2

17 20

8 21

4 20

2 20

10

Número: 34.187510)

Valor: 100010. 00112)

Parte entera: 1000102) Parte decimal: 00112)

0.1875x 2

0.3750

0.3750x 2

0.7500

0.5000x 2

1.0000

0.7500x 2

1.5000

Decimal(u octal) Binario

01234567

000001010011100101110111

Números binarios con 3

bits

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2. Representación de la información

Sistema de numeración en base 8 u octalBase: 8Conjunto de símbolos: {0,1,2,3,4,5,6,7} Conversión de octal a decimal

Número: 4328)

Valor: 4 82 + 3 81 + 2 80 = 28210)

Conversión de decimal a octal, métodos de las divisiones y multiplicaciones con divisor y multiplicador 8

Conversión de binario a octal, agrupar cifras de 3 en 3 y transformar mediante tabla de conversión

Número: 0111011101.01102)

Valor: 000.111. 011.101 . 011.0002) = 735.38)

Conversión de octal a binario, utilizar tabla de conversión para cada cifraNúmero: 3245.7658)

Valor: 11010100101. 1111101012)

Sistemas de numeración usuales en informática

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2. Representación de la información Sistema de numeración en base 16 o hexadecimal

Base: 16Conjunto de símbolos: {0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}

Conversión de hexadecimal a decimal, sumar los pesos (2n) de las posiciones en las que hay un 1.

Número: 857A16)

Valor: 8 163 + 5 162 + 7 161 + A 160 = 3417010)

Conversión de decimal a hexadecimal, métodos de las divisiones y multiplicaciones con divisor y multiplicador 16

Conversión de binario a octal, agrupar cifras de 3 en 3 y transformar mediante tabla de conversión

Número: 0111011101.011016)

Valor: 0001.1101.1101 . 0110.2) = 1DD.616)

Conversión de octal a binario, utilizar tabla de conversión para cada cifra

Número: 6A5.1F516)

Valor: 11010100101. 1111101012)

Sistemas de numeración usuales en informática

Cifras hexadecimales en decimal y binario

Hexadecimal Binario

0123456789ABCDEF

0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111

Decimal

0123456789

101112131415

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2. Representación de la informaciónOperaciones aritméticas y booleanas

Operaciones booleanasOR

0 OR 00 OR 11 OR 01 OR 1

0111

AND0 AND 00 AND 11 AND 01 AND 1

0001

NOT

NOT 0 NOT 1

10

NAND (NOT AND)

0 NAND 00 NAND 11 NAND 01 NAND 1

1110

XOR (eXclusive OR)

0 XOR 00 XOR 11 XOR 01 XOR 1

0110

NOR (NOT OR)

0 NOR 00 NOR 11 NOR 01 NOR 1

1000

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2. Representación de la información

Representación de enteros Signo: bit más a la izquierda (0 positivo, 1 negativo). Valor absoluto:

Números positivos: binario natural. Números negativos: magnitud en binario natural o

complemento a 2. Representación de reales

Notación científica o exponencial: mantisa * (base de exponenciación)exponente

Representación normalizada: la mantisa no tiene parte entera Representación:

El exponente se representa como un número entero. La mantisa se representa: signo-magnitud, complemento a 1

o complemento a 2. Representación de caracteres

Códigos de E/S: ASCII, UNICODE...

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3. Estructura funcional de un ordenador

Todas estas acciones se realizan bajo el control de un conjunto ordenado de instrucciones = PROGRAMA

Máquina capaz de

1. Aceptar unos datos de entrada2. Efectuar con ellos operaciones lógicas y/o

aritméticas (procesamiento)3. Proporcionar la información resultante a través

de unos datos de salida

Ordenador o computadora

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Estructura de un Ordenador

Memoria Principal(datos e instrucciones)

CPU (Procesador Central)

ALU(Unidad

Aritmético Lógica)

ENTRADAUC

(Unidad de Control)

SALIDAid

c

i c di

c

di

ci: bus de instruccionesd: bus de datosc: bus de control

MEMORIAMASIVA

Arquitectura de Von Neumann:

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Función: Unidad de almacenamiento de instrucciones y datos

Formada por circuitos electrónicos integrados capaces de almacenar valores binarios (0 o 1) en cada celda de memoria

Palabra de memoria: menor conjunto de celdas de memoria que se pueden leer o escribir simultáneamente.

Dirección de memoria: número que identifica de forma unívoca cada palabra de memoria.

0 0 1 1 1 0 1 11 1 1 0 0 0 0 02 1 1 0 1 1 1 03 1 1 0 0 0 0 1..

1023

Celda de memoria

Dirección de memoria

Palabra de memoria

Ejemplo de memoria de 1023 palabras de 1 byte cada una = memoria de 1KB

La Memoria Principal

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Tipos de memoria principal RAM (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio). ROM (Read Only Memory, memoria de sólo lectura). Caché.

Memoria RAM: Acceso aleatorio o directo: se puede acceder a ella a cualquier

posición. El tiempo de acceso a un dato no depende de su posición. Operaciones que se pueden realizar:

Lectura, un dato puede ser leído tantas veces como queramos Escritura, al escribir un dato se pierde el que hubiera antes en esa misma

posición Es una memoria volátil: se borra al desconectarle la alimentación. Información que contiene:

Código binario de: Programas del usuario en ejecución (editor de texto, juego,...) Sistema Operativo Controladores de dispositivos (ratón, tarjeta de sonido,...)

Datos que necesitan los programas codificados en binario

La Memoria Principal

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Memoria ROM: Acceso aleatorio o directo. Sólo se puede acceder a ella para realizar una operación de lectura. Es una memoria no volátil: no se borra al desconectarle la

alimentación. Información que contiene:

Programa para la puesta en marcha del ordenador: Cómo cargar el S.O. Chequeo hardware: Control del teclado, memoria disponible…

BIOS (Basic Input Output System, sistema básico de entrada/salida) (actualmente en una memoria flash)

Memoria Caché: Memoria más cara y rápida que la memoria RAM que se suele ubicar

entre ésta y la CPU. Acelera la transferencia de datos entre la CPU y la Mm principal Funcionamiento: Cuando la CPU necesita un dato se copia un bloque

de memoria desde la RAM a la caché, de forma que los datos siguientes se leerán/escribirán de la caché, que es mucho más rápida. El bloque se copiará a la RAM si hubo cambios.

La Memoria Principal

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CPU, Unidad Central de Proceso = Procesador Elemento que controla y realiza la mayoría de las operaciones

que se llevan a cabo en el ordenador. Para llevar a cabo estas operaciones la CPU necesita al resto

de los componentes del ordenador: Memoria principal Periféricos y dispositivos de entrada/salida

Componentes de la CPU: ALU, Unidad Aritmético Lógica UC, Unidad de Control Registros

Unidades de almacenamiento temporal Normalmente tienen capacidad para almacenar una palabra de memoria Velocidad de lectura/escritura de datos más alta que la memoria principal y la

caché Microprocesador (todo integrado en la misma pastilla) (ALU, UC, memoria caché, coprocesador matemático (FPU))

Unidad Central de Proceso

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ALU

ALU, Unidad Aritmético Lógica Realiza operaciones

Aritméticas: sumas, restas, multiplicaciones,... Lógicas: comparaciones, NOT, AND,...

Componentes de la ALU Circuitos operacionales: circuitos digitales que realizan las operaciones Registros: almacenan temporalmente los datos de E/S de los circuitos

operacionales Registro acumulador: almacena temporalmente el resultado de las operaciones Registros de operandos Registro de estados: registro especial que indica el estado de la última operación

(si ha sido 0, si ha sido negativo, si ha habido desbordamiento,...)

2

9

+Memoriaprincipal

Registros de operandos

Registro de estados

Circuitos operacionales

Acumulador

7

011...

Unidad Central de ProcesoALU

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UC, Unidad de Control Dirige las operaciones más importantes del ordenador,

estableciendo la comunicación entre la ALU, la memoria principal y el resto de componentes.

Controla la ejecución de cada instrucción de un programa Componentes de la UC

PC (Program Counter, registro Contador de Programa), contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar.

RI (Registro de Instrucción), contiene el código de la instrucción que se está ejecutando.

Decodificador, circuitos especiales encargados de determinar qué se debe hacer en función de: El código de la instrucción a ejecutar Señales de estado de los dispositivos

Unidad Central de ProcesoUnidad de Control

44

UC RI (Registro de

instrucciones)

7 0 1 1 1 0 1 18 1 1 0 0 0 0 09 1 1 0 1 1 1 0

10 1 1 0 0 0 0 1

RAM (Memoria principal) PROGRAMA

Instrucción 1 (sumar 2 y 7)Instrucción 2Instrucción 3Instrucción 4

Instrucción 18

RAM(Memoria Principal)

ALU E/S

PC (Registro contador de programa)

Decodificador

Bus de control

1. Búsqueda de la instrucción a ejecutar:– Carga en el RI la instrucción de

memoria principal que se encuentre en la dirección que indique el PC

– Se modifica el PC para que apunte a la siguiente instrucción

2. Ejecución– Se decodifica el código de la

instrucción almacenada en el RI– Se generan las señales de control

necesarias para la ejecución de la instrucción, que se envían a los dispositivos correspondientes a través del bus de control:» ALU» Memoria principal» Canales de entrada / salida

Unidad Central de ProcesoUnidad de Control

Fases de ejecución de una instrucción

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El reloj

El Reloj: Circuito encargado de sincronizar el funcionamiento de todos los

elementos del ordenador (UC, ALU, memoria...). Ciclo máquina: pulsos regulares de tiempo que emite el reloj.

Cada instrucción se ejecuta en un tiempo igual a un múltiplo de ciclos máquina.

Frecuencia: velocidad de latido del reloj. Se mide en MegaHerzios (Mhz)=> 1 Mhz = 1.000.000 ciclos

máquina / segundo. A mayor frecuencia, mayor velocidad de ejecución de las

instrucciones.

Unidad Central de Proceso

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Conjuntos de cables (hilos, pistas) encargados de que comunican todos los módulos del ordenador entre sí.

Por cada hilo o pista se puede transmitir un bit Tipos de transmisiones: Serie, transmitir varios bits por el mismo hilo uno detrás de otro Paralelo, transmitir conjuntos de bits a la vez uno por cada hilo.

Tipos de buses según el tipo de información que circula por ellos: Bus de datos, transmite instrucciones y datos. Bus de direcciones, transmite direcciones de memoria.

Con un bus de n hilos podemos direccionar 2n posiciones de memoria Bus de control, transmite:

señales para controlar y sincronizar todos los componentes del ordenador señales que indican el estado de los componentes

Buses

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Es el elemento al que se conectan todos los demáscomponentes. (ATX)

La placa Base

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Clasificación de los ordenadores

Esta clasificación es superficial pero deja clara la enorme diferencia que puede haber entre distintos ordenadores:

Mainframes (supercomputadoras): Máquinas de gran:

Capacidad de proceso: Siempre con varios procesadores. Velocidad. Fiabilidad. Tamaño. Precio.

Multiusuario, puede haber cientos de usuarios trabajando a la vez con el mismo ordenador.

Se usan para gestión de grandes empresas, o centros de alta investigación. Pueden ser tan grandes como un frigorífico, o hasta ocupar la planta completa

de un gran edificio. Microordenadores o PC’s (Personal Computer, Ordenador Personal):

Ordenadores de: Menor tamaño y precio. Potencia y fiabilidad crecientes.

Usualmente monousuario. Multitarea (se pueden ejecutar varios programas a la vez).

49

Ley de Moore, 1965 Ley de Moore (1965): Aproximadamente cada 18 meses se

duplica el número de transistores en un circuito integrado. Se trata de una ley empírica, formulada por el co-fundador de Intel,

Gordon E. Moore, cuyo cumplimiento se ha podido constatar hasta hoy.

“Mi ley dejará de cumplirse dentro de 10 o 15 años -desde 2007”.

50

Periféricos

Disposivos encargados de: Entrada Salida Almacenamiento Recuperación Transmisión Recepción

de datos

Componentes: Mecánicos. Electrónicos

51

Organización de Entradas y Salidas

Parte de la electrónica se encarga de la comunicación con laCPU

También puede ser necesario instalar software.

Señales propias del dispositivo

Controladorde dispositivo

Instrucciones

52

Dispositivos de Entrada

Controlador Membranas

Permiten introducir información en el ordenador. Teclado, ratón, joystick, tableta digitalizadora, escáner,

webcam, lector de código de barras, micrófono... La información se convierte en bits.

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Dispositivos de Entrada

Lo más importante: precisión (dpi)

Dispositivos apuntadores:utilizados para indicar posiciones y/o desplazamientos

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Dispositivos de Entrada

Dispositivos para captura de imágenes

Cámara (webcam):●Refresco (fps)●Resolución (pixels)

Escáner:●Resolución (dpi/ppp)●Bits de color●Velocidad

Lector de Códigos de barras:● Distancia de lectura● Velocidad de lectura● Direccionalidad

Otros dispositivos de entrada

Micrófono:● Sensibilidad (dB)● Direccionalidad (uni/multi)

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Dispositivos de Salida

Salidas VisualesImportante:• Tamaño de punto (dot pitch)• Resolución máxima• Rango de frecuencias

(kHz – H; Hz – V)• Tamaño de pantalla (pulgadas)• Brillo(cd/m2(candelas/m2)) en los TFT• Ángulo de visión en los TFT

Utilizados por los ordenadores para transmitir información alexterior

Monitores, impresoras, altavoces... Transforman las señales del PC en algo que los usuarios

entiendan (sentidos).

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Dispositivos de Salida

Importante:• Memoria (MB)• Resoluciones soportadas

(pixels)• Colores (bits de color:

determinan el número máximo de colores).

Salidas Impresas

El ordenador se comunica con el monitor a través de la tarjeta gráfica:

Importante:•Tecnología (láser, tinta, ...)• Resolución (dpi/ppp)• Velocidad (ppm)• Tamaño de papel• Capacidad recambios• Colores separados• Memoria interna

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Dispositivos de Salida

Importante:• Potencia (W)

● Potencia media (RMS)● Potencia pico

• Efecto 3D• Realce de graves

Salidas Sonoras: Altavoces...

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Dispositivos Mixtos

• Exactitud (desviación en mm)• Resolución• Sensibilidad a la presión

Salida Visual / Entrada Posicional

Permiten realizar tanto entradas como salidas. Pantallas táctiles, mandos dual shock, dispositivos de

memoria masiva, ...

Salida Táctil / Entrada Posicional

• Número de botones• Sensibilidad• Tipo de conexión (USB...)

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Dispositivos de Memoria masiva

Almacenamiento permanente de información Discos flexibles, tarjetas de memoria, memorias flash,

Cds, DVDs, discos duros...

Importante:• Capacidad (MB/GB/TB/...)• Velocidad de transferencia

(MB/s)• Conexión

(USB/FireWire/IDE/SATA/...)• Fiabilidad (nº ciclos

lectura/escritura)• Tiempo de acceso (ms)• Capacidad de grabación /

regrabación

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Sistemas Operativos (S.O.)

Sistema informático = HW + SW Niveles de software

El HW (procesador, memoria, tarjetas,…) se maneja a través de instrucciones máquina (secuencias de 0 y 1)

Sistema bancario

Editor de texto Juegos

Compiladores Intérpretes de comandos

Sistema operativo

Lenguaje máquina

Microprograma

Dispositivos físicos

Programas de aplicación

Programas del sistema

Hardware

Para salvar la dificultad de escribir programas con 0 y 1 se establecen niveles de SW Programas de aplicación

Resuelven problemas de los usuarios Programas del sistema

Gestionan actividades del ordenador El Sistema Operativo (S.O.) es la capa de SW más importante del sistema

61

Definición y Funciones del S.O.

Un S.O. es un conjunto de programas que actúan como interfazentre el usuario y la máquina.

Sus funciones principales son: Administrar y gestionar los recursos Hardware. Facilitar el uso del sistema.

Con algo más de detalle, la gestión de recursos significa:: Gestión de procesos (gestión de programas en ejecución:

asignación de una CPU a ellos durante cierto tiempo). Gestión de la memoria principal (principalmente la RAM). Gestión de la entrada/salida (de periféricos). Gestión de ficheros (lecturas y escrituras en almacenamiento

masivo).

62

Funciones principales de un S.O.

Gestión de procesos Proceso: instancia de un programa en ejecución Cuando un usuario ejecuta un programa:

Sus instrucciones se cargan en memoria principal Se le asignan recursos: espacio en memoria, permisos,… Para ejecutar sus instrucciones un proceso necesita la CPU

La gestión de procesos depende de si el sistema proporciona: Monoprogramación:

Cuando se inicia la ejecución de un proceso no se atiende a otro hasta que este acaba

Multiprogramación: Se ejecutan varios programas en paralelo Los procesos deben compartir la CPU

63

Funciones principales de un S.O.

Actividad del procesador

P1 P1 P1 P2

Programa 1

Tiempo

Programa 2

P2 P2

P1

Programa 1

Inactivo P1 Inactivo P1 P2

Programa 2

Inactivo P2 Inactivo P2Tiempo

Actividad del procesador

Gestión de procesos Ejemplo de ejecución de dos programas en un sistema:

a) Monoprogramado

b) Multiprogramado

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Funciones principales de un S.O.

Gestión de procesos Las tareas del S.O. relacionadas con la gestión del procesos son:

Crear y eliminar procesos. Suspender y reanudar procesos. Planificación de procesos

Asignar tiempo de CPU a los procesos. Proveer mecanismos para la sincronización de procesos. Proveer mecanismos para la comunicación entre procesos. Proveer mecanismos para la gestión de interbloqueos.

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Funciones principales de un S.O.

Gestión de la memoria principal La memoria es un recurso fundamental. Para ejecutar un programa

es necesario cargarlo en memoria. Sistema monoprogramado:

Gestión sencilla, la memoria principal se reparte entre los programas del S.O. y el único programa de usuario que se esté ejecutando en cada momento.

Sistema multiprogramado: Es posible tener varios programas a la vez en memoria El S.O. debe mantener información acerca de la zona de

memoria ocupada por cada proceso Memoria virtual:

Algunos S.O. permiten la ejecución de programas cuya longitud del código exceda la capacidad de la memoria de la máquina

El S.O. mantiene en memoria sólo parte del código del programa. Cuando se necesita otra parte distinta se carga de memoria secundaria (disco duro, CD,...)

Para proporcionar memoria virtual se necesita un HW especial

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Funciones principales de un S.O.

Gestión de la entrada/salida Los ordenadores disponen de muchos dispositivos de entrada/salida

(periféricos): impresoras, ratones, monitores,… El S.O. permite la E/S independiente del dispositivo:

El programador trabajará de forma similar con distintos periféricos Las tareas del S.O. relacionadas con la gestión de la E/S son:

Apertura y cierre de un dispositivo Lectura y escritura en un dispositivo

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Funciones principales de un S.O.

Gestión de ficheros Fichero:

Información con un nombre específico. Ej.: Foto.jpg Representación lógica de almacenamiento de datos. Independiente del tipo de dispositivo donde se vayan a guardar

los datos (pen-drive, disco duro, CD…) Directorio o Carpeta:

Lugar para almacenar ficheros (u otras carpetas). Para ordenar jerárquicamente los ficheros almacenados en disco.

El SO ofrece servicios para trabajar con ficheros y directorios: Abrir y cerrar ficheros Borrar ficheros Leer de un fichero Escribir en un fichero Crear y eliminar directorios Consultar el contenido de un directorio

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Algunos sistemas operativos

MS-DOS MicroSoft Disk Operating System: S.O. ya muy obsoleto. Creado por Tim Paterson en 1979 y adquirido y adaptado por

Microsoft para el ordenador IBM PC Es un sistema:

Monousuario Monotarea Con una interfaz en línea de comandos

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Algunos sistemas operativos

Windows La primera versión (1985) era una interfaz gráfica de usuario para

MS-DOS A partir de Windows XP la familia de Windows son S.O. por sí solos

que no necesitan MS-DOS para trabajar Es un sistema multitarea El elemento básico es la ventana, marco rectangular que maneja y

ejecuta una aplicación

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Algunos sistemas operativos Familia de S.O. UNIX:

Diseñado por los laboratorios BELL de la empresa AT&T para ordenadores de la marca Digital

Tuvo una amplia difusión en ambientes académicos Existen distintas implementaciones comerciales del SO UNIX: Solaris

(SUN), HP-UX (HP), UnixWare (Novell), Aix (IBM), LINUX… Es un sistema

multiusuario y multitarea Es robusto y seguro Existen distintos

entornos de escritorio para los sistemas UNIX y LINUX: Gnome, Java Desktop System, KDE…

LINUX: Gratuito (de código abierto),

potente, flexible, seguro y multiplataforma.

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Bases de Datos: Los SGBD SGBD (Sistema Gestor de Bases de Datos) o

DBMS (DataBase Management System): Un SGBD está formado por:

Base de Datos (BD): Colección de datos sobre un ente particular (empresa, organización, tema...).

Programas (Software) para acceder y manipular esos datos. Otros elementos posibles: Hardware y Usuarios.

Los SGBD surgen, a mediados de los años 60’s, para mejorar el Sistema de Procesamiento de Archivos utilizado hasta entonces para almacenar datos, de forma que una base de datos debe ser: Integrada: Unificación de archivos e información (evitando

redundancias, datos contradictorios, mejorando los accesos...), aunque los datos estén en distintos ordenadores (BD distribuidas).

Compartida: Información utilizada por varios usuarios a la vez, desde distintos lugares (acceso concurrente).

Segura: Que la información sólo sea visible y modificable por quien tenga permisos suficientes.

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Modelo de DATOS RELACIONAL Introducido por Ted Codd de IBM, en 1970 (basado en los conceptos de

relación matemática, teoría de conjuntos y en la lógica de predicados de primer orden). Base de Datos Relacional (BDR) = Conjunto de Relaciones.

Relación o Tabla (relation, table):Lista de valores con un nombre,donde cada valor es una fila (registro),compuesto por 1 o más columnas (campos). Fila o Tupla (row, tuple): Hecho que

corresponde a una entidad o relaciónen el mundo real. Sin repeticiones.

Columna o Atributo (column, attribute): Valor relacionado con ese hecho, sobre un aspecto particular. Todos los valores de una columna son del mismo tipo o dominio,

y aceptan el valor nulo (NULL) para indicar ignorancia… Los valores (y el dominio) deben ser atómicos o indivisibles

(como información). Ejs.: Números naturales, reales, cadenas de caracteres…

No existe orden FIJO entre las tuplas, ni entre los atributos:Se almacenan y visualizan en cierto orden, pero puede variar. Ejemplo: Al hacer una consulta podemos cambiar el orden.

Nombre Altura PesoSantiago 1.79 78Jesús 1.82 80María NULL 61

Tabla "Personas":

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Gestión de Bases de Datos ESQUEMA de la BD: Diseño completo de la BD a nivel conceptual.

Indica los datos que almacena la BD, las relaciones entre ellos, las restricciones básicas... Una vez definido el esquema de una BD no es usual cambiarlo El contenido de una BD (dentro de cierto esquema) sí cambiará, puesto que el

mundo cambia: Se dice que un esquema puede tener varios ejemplares,instancias o estados, que tendrán valores distintos en sus datos.

SQL (Structured Query Language): Es un lenguaje de acceso y control de BD muy potente, y utilizado en todos los SGBD. Permite operaciones para: Crear, modificar y borrar los distintos elementos del esquema de

la BD: Estos elementos serán principalmente TABLAS, con diversas columnas, para las que hay que establecer su dominio (tipo de dato: numérico, carácter…), y sus posibles restricciones (p.e., Salario>0).

Modificar la BD: Las 3 operaciones básicas son: Insertar datos nuevos (sentencia INSERT de SQL), Borrar datos (sentenciaDELETE), o Modificar datos (sentencia UPDATE).

Consultas a la BD (sentencia SELECT): Permite ver los datos. Podemos elegir qué datos queremos ver: todos, o bien sólo los que cumplan cierta condición. Ej.: Consultar, en la tabla anterior, las personas que pesen menos de 70 Kg. (recupera sólo 1 fila: “María”): SELECT Nombre FROM Personas WHERE Peso<70;

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LLAVES o CLAVES en las Relaciones Llave Primaria (primary key): Conjunto de atributos mínimo (sin atributos

que se puedan quitar), que no se repite su valor en filas distintas, i.e. que es ÚNICO para cada fila de una tabla concreta. Único

Si hay varias llaves primarias se escoge una, y las demás se llamarán Llaves Candidatas. La Llave Primaria es una Candidata que se usará para identificar las filas de la tabla. Suele escogerse la que tenga menos atributos. Se representará subrayada.

Las llaves primarias o candidatas no pueden tomar valores NULL. Ejemplo en una tabla con los datos de estudiantes:

Estudiante (NIF, Nombre, Fecha_Nacimiento, Direccion, Telefono);

El NIF no puede repetirse porque es la llave primaria. Los demás atributos, que no son llave primaria ni candidata, sí pueden

repetirse (observe que hay nombres repetidos, pero son distintas personas). Si, por ejemplo, en nuestra BD el Teléfono no puede repetirse,

entonces, el atributo Telefono sería una llave candidata.

NIF Nombre Fecha_Nacimiento Direccion Telefono

12345678Z Ana Pérez 6-1-1994 C/ Lenteja, 1 952-23-23-23

87654321X Ana Pérez 29-10-1970 C/ Millán, 15 NULL

13579135G Fulano de Tal 17-10-2001 C/ Paz, 13 951-13-13-13

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LLAVES o CLAVES en las Relaciones Llave Externa: Atributos de una tabla que son Llave Primaria en otra tabla,

a la que hacen referencia. Sirve para enlazar una relación con otra y garantizar que los datos sean correctos.

Ejemplo: Las llaves externas apuntan con flechasa las llaves primarias a las que hacen referencia.

Con ese esquema, serán correctas las siguientes dos tablas:- Dpto:

- Empleado:

Dpto NumDpto Nombre NIFDirector Fecha_inicio

Empleado NIF Nombre Direccion Salario Dpto NIFSupervisorLlave Externa Recursiva

NumDpto Nombre NIFDirector Fecha_inicio1 Investigación 12345678Z 26-6-20032 Personal 87654321X 3-8-1970

NIF Nombre Direccion Salario Dpto NIFSupervisor12345678Z Ana Pérez C/ Lenteja, 1 2900 1 NULL

87654321X Ana Pérez C/ Millán, 15 2400 2 NULL

13579135G Fulano de Tal C/ Paz, 13 2100 2 12345678Z

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Algunos SGBD Actuales Hay muchos SGBD actuales: Los más importantes son los siguientes.

Todos ellos usan SQL y son relacionales (o con algunas características de objetos). SGBD libres (gratuitos, de código abierto):

MySQL (http://www.mysql.com): Comprado por Oracle, por ahora existen 2 versiones: una gratuita y otra más completa de pago.

PostgreSQL (http://www.postgresql.org): no es de una empresa sino que es dirigido por una comunidad de desarrolladores y organizaciones, que trabajan de forma altruista.

FireBird (http://www.firebirdsql.org): SGBD con pocos requisitos hardware.

SGBD comerciales: Algunos tienen versiones gratuitas con restricciones. Microsoft Access (office.microsoft.com): Incluido en el paquete MS

Office es apto para pequeñas empresas. Fácil de usar. Microsoft SQL Server (www.microsoft.com): Es la alternativa al anterior

para grandes empresas. Oracle (http://www.oracle.com): Para muchos, el SGBD más potente y

completo del mercado. Tiene una versión gratuita para empresas, que no requieran BD muy grandes.