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Su contenido no se borra nunca y consiste en programas...
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Introducion A La Informatica

  1. 1. Departamento de Artes Plásticas y Dibujo. I.E.S. Floridablanca 2006 1. Introdución La primera generación de ordenadores los constituyen los construidos en la década de los 50 a base de válvulas de vació. En 1951 se construyó el UNIVAC1, primer ordenador comercial. La segunda generación se basan en el funcionamiento del transistor (1954-1962). Aparecen los primeros lenguajes de alto nivel. Diversas compañías IBM, Univac, Honeywell... construyen ordenadores de este tipo. La tercera generación fue la que incorpora los circuitos integrados ( Texas Instruments) 1963-1972). Aparecen familias de ordenadores que hacen posible el uso de programas. La cuarta generación es la que incorpora el denominado microprocesador. (1972- 1984). La quinta generación está formada por ordenadores que incorporan tecnologías muy avanzadas que surgieron a partir de 1980, básicamente mayor integración y capacidad de trabajo de múltiples microprocesadores (1984-1990). La sexta aeración viene dada por nuevos algoritmos para explotar masivas arquitecturas paralelas en los ordenadores, y el crecimiento explosivo de redes. 1990-....) El término Informática apareció en Francia en 1962 proviene de la unión de dos palabras: INFORmación y autoMÁTICA. La Informática es, por tanto, la ciencia que estudia el tratamiento automático de la información mediante el uso de ordenadores e incluye, además, la teoría, el diseño y la fabricación de los mismos. Podemos definir el ordenador como una máquina electrónica dotada de una memoria de gran capacidad, y de métodos de tratamiento de la información, que permiten procesarla en base a los programas almacenados en dicha memoria. Así, podemos diferenciar dos elementos básicos en un ordenador: Hardware y Software. 1.1. Hardware Es el conjunto de dispositivos físicos, conectados entre sí, que componen el ordenador (CPU, placa base, disquetera, disco duro, tarjeta gráfica, tarjeta de sonido, CD-ROM, monitor, teclado, ratón, etc.). 1.2. Software Es el conjunto de programas e instrucciones que se ejecutan en el ordenador que denominaremos parte lógica. El software abarca, por tanto, todas las aplicaciones, juegos, sistemas operativos, lenguajes de programación, etc. 2. Elementos constitutivos 2.1. La parte física está formada por: • Unidad central de proceso • Unidades de memoria auxiliar. • Unidades de entrada 1
  2. 2. Departamento de Artes Plásticas y Dibujo. I.E.S. Floridablanca 2006 • Unidades de salida 2.2. La parte lógica • Sistema operativo ( programas para que el ordenador tenga capacidad de trabajar • Aplicaciones ( programas que hacen que el ordenador trabaje) 3. EL ORDENADOR Y PERIFÉRICOS Un ordenador procesa o elabora los datos que se suministran, puede ser ejemplo realizar el promedio de unos datos introducidos previamente, realizar una gráfica con esos datos o suministrar un listado ordenado de mayor a menor, etc. Para realizar estos procesos. El ordenador debe disponer de recursos para almacenar la información mientras esta es elaborada, memoria, a así mismo de los dispositivos que permitan tanto su introducción y como ofrecerla a los usuarios ya elaborada. Estos últimos dispositivos reciben el nombre de periféricos. Esquemáticamente un ordenador se compone de:  Unidad de entrada: permite la introducción de información en el ordenador, existen dos tipos de dispositivos, aquellos que convierten los datos en formato capaz de ser interpretado por el ordenador como el teclado y los que permiten su entrada directa como el escáner, lectores de tarjetas o códigos de barras o la pantalla táctil.  Unidad de almacenamiento o Memoria. Dispositivos donde se almacenan los datos y los programas para procesarlos. Existen dos tipos: memoria principal, constituida por circuitos integrados y que a su vez se subdivide en RAM y ROM; y la memoria secundaria, donde se almacenan otros datos que no tienen cabida en la principal, la constituye los discos duros (HD), CD_ROM los DVD, Disquetes, unidades de cintas, etc.  Unidad Aritmético/Lógica. Es la parte encargada de procesar los datos, Las operaciones que realiza son de tipo aritmético: suma resta, multiplicación y división; y de tipo lógico: igual, mayor que o menor que.  Unidad de control: Dirige la ejecución del programa y controla tanto el movimiento entre memoria y ALU, como señales que circulan entre la CPU y los perifericos.  Unidad de salida: Presentan al usuario los datos ya elaborados que se encuentran en la memoria del ordenador, los mas habituales son la pantalla y la impresora. La Unidad de Control con la Unidad Aritmético/lógica y la memoria Principal forman la Unidad Central de Proceso (CPU), es decir el ordenador La Unidad de salida y la de entrada se denomina perifericos. 4. MEMORIA 2
  3. 3. Departamento de Artes Plásticas y Dibujo. I.E.S. Floridablanca 2006 Como ya hemos visto la Unidad Central de Procesos (CPU: Central Processing Unit), se compone de la memoria, la Unidad de Control y l Unidad Aritmético/Lógica. La Memoria Principal esta formada por circuitos integrados ( chips), en ellos la información se almacena en estado de tensión (+5v) al que hacemos corresponder un uno, y no tensión (0V) al que hacemos corresponder un cero, por tanto el sistema de almacenamiento sólo posee dos posibles valores y por ello se denomina binario. Ésta es por tanto la menor cantidad de información que podemos almacenar en un ordenador, y se denomina bit ( o cero o uno), y al conjunto de ocho bits se le denomina Byte u Octeto. La cantidad de memoria que se puede almacenar en un ordenador es bastante elevada por ello se utilizan prefijos, asi 1 Kilobyte o KB equivale a 210 = 1024 Bytes. 1 Mega Byte 0 MB 1024 KB, 1 Giga Byte 0 GB = 1024 MB, 1 TeraByte o TB 1024 GB. La Memoria se comunica con el resto de la CPU mediante unos canales denominados “Buses”. Existen tres, el Bus de datos por donde circulan los datos, el bus de direcciones encargado de indicar la posición de un dato concreto almacenado en memoria, y el bus de control por donde circulan las instrucciones de los procesos que llevan a cabo el por ordenador. Existen dos tipos de memoria en el ordenador, una de ellas es la denominada RAM ( Randon Access Memory de Acceso Aleatorio). Que es la encargada de almacenar los datos y los programas que la CPU está procesando. El termino acceso aleatorio significa que no es necesario leer una serie de datos para acceder de al que nos interesa, sino que podemos acceder directamente al dato deseado. Esta memoria depende del suministro de tensión eléctrica para mantener la información y por tanto al apagar el ordenador los datos almacenados en ella se perderán. La otra parte de la memoria se denomina ROM ( Read Only Memory, Memoria de solo lectura) en la que se encuentra el test de fiabilidad del ordenador, las rutinas de inicialización y arranque, y la BIOS que proporciona los servicios fundamentales para que el ordenador sea operativo, en su mayor parte controla los periféricos del ordenador como pantalla, el teclado y las unidades de disco. El termino memoria de Solo Lectura, significa que esta memoria no pede ser modificada y cuando apaguemos el ordenador la información permanecerá inalterada en la ROM. 3
  4. 4. Departamento de Artes Plásticas y Dibujo. I.E.S. Floridablanca 2006 Su contenido no se borra nunca y consiste en programas e instrucciones de control que son necesarios para la puesta en marcha de los ordenadores. Interviene de forma casi exclusiva al encender el equipo para ejecutar automáticamente las operaciones necesarias de arranque, como cargar el sistema operativo. Existe otra porción de memoria denominada CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor ) que contiene los datos básicos de éste, como puede ser el número de unidades de disquetes y su tipo, de discos duros y su tipo, la fecha, la hora y otros datos respecto al comportamiento fundamental del ordenador. Esta memoria no es de tipo permanente puesto que podemos variar la configuración de nuestro equipo y para ser mantenida necesita de la tensión que le suministra una pequeña pila o batería. La BIOS por tanto no es lo que pierde su información al agotarse la pila sino otra memoria llamada CMOS. 5. PLACA BASE Se denomina placa base a la placa de circuito impreso que integra los siguientes elementos: 5.1. Microprocesador: consiste en un circuito integrado que contiene la Unidad Arimético/Lógica y la Unidad de Control. En la familia de los PC corresponde a los micros 8088,8086,80286,80386,80486, Pentium 2, Pentium 3,... 5.2. Banco de memoria. Esta formado por uno o varios “chips” que forman la RAM, ésta es una de las dos partes que componen la memoria principal. Los PC actuales contienen una serie de zocalos donde se insertan los denominados módulos SIMM ( Single Inline Memory Module) formados estos a su vez por varios “chips”; esta construcción modular permite añadir más módulos, y por tanto más memoria, cuando resulta necesaria de una forma muy sencilla; eso si, respetando unas reglas de colocación en cuanto a su número y tamaño. 5.3. ROM: Formada a su vez por una o varios circuitos integrados, aunque de características distintas a los que forman la RAM, que contiene información de modo permanente. 5.4. Ranuras o Slost de expansión: se trata de conexiones para las tarjetas de ampliación de la placa base; las mas habituales suelen ser la tarjeta gráfica, la controladora de discos, tarjeta de los puertos serie y paralelo, la placa base- también denominada Placas madre, mas modernas suelen incorporar tanto la 4
  5. 5. Departamento de Artes Plásticas y Dibujo. I.E.S. Floridablanca 2006 controladora de discos, como la serie-paralelo y algunas también la tarjeta gráfica incluso otros periféricos. 5.5. Resto: Los cristales de cuarzo que suministran la frecuencia o frecuencias para el funcionamiento del sistema, el controlador programable de interrupciones que controla las interrupciones—las interrupciones, IRQ son señales generadas por los componentes del ordenador, indicando que se requiere la atención de la CPU, el controlador DMA, el propósito de este controlador es ecribir o leer datos directamente de la memoria caché o el coprocesador matemático. Existen dos tipos de ranuras de expansión las ISA y las PCI. Los primeros PC XT tenían un bus de datos de 8 bist y los dispositivos que se conectaban en las ranuras de expansión seguían el estándar ISA de 8 bits. Más tarde con la aparición de los PC AT el bus de datos se amplió a 16 bits y las ranuras de expansión tipo ISA pasaron a tener un ancho de 16 Bits ambos con una frecuencia de 8 Mhz. Con la aparición de los procesadores a 32 bits y la utilización de entornos gráficos este bus resultaba demasiado estrecho, solo podía transportar 5 MB/s, y surgieron los estándares MCA, MCA/2 y EISA, ambos permitían un ancho de 32 bits y tenían un ancho de banda de 40 MB/s el MCA/2 y 33 MB/s para el EISA. Aunque con este tipo de buses ciertos dispositivos como las tarjetas gráficas, los discos duros y los adaptares de red se veían frenados en su necesidad de transmitir o recibir datos de la CPU. 5
  6. 6. Departamento de Artes Plásticas y Dibujo. I.E.S. Floridablanca 2006 Aparece ante esta situación la idea del “bus local”, que consiste en que periféricos entre los citados puedan saltarse el bus de expansión y comunicarse directamente con al CPU, de modo parecido a como lo hace la memoria con el procesador. El primer desarrollo estándar de un bus local fue el denominado VESA Local Bus ( VLB), consorcio formado por más de 120 compañías dedicadas a crear especificaciones comunes. Hoy en día el bus local que se suele utilizar es el denominado PCI- desarrollado por SIG otro consorcio formado por más de 160 compañías- es un bus local de 32 bits, funcionando a una frecuencia de 33 Mhz y un ancho de banda máximo, como el VLB de 132 MB/s. 6. LOS PERIFERICOS 6.1. Periféricos de entrada 6.1.1. El teclado Compuesto como su nombre indica por una serie de teclas que representan letras, números y otros caracteres especiales. Al presionar un carácter en el teclado se produce un tren de impulsos que ingresa en el ordenador a través del cable. Todo tren de impulsos está constituido por estados de tensión eléctrica y no tensión, unos y ceros, es decir por bits. Para codificar los caracteres se suele usar el estándar ASCII ( American Standard Code For Information Interchange) o el EBCDIC menos extendido. En ambos cada carácter esta codificado mediante ocho bits. Por ejemplo utilizando ASCII la letra A sería 01000001, la B 01000011, etc. 6.1.2. El Ratón o Mouse: Los mas habituales son los ratones mecánicos, en estos en la parte inferior se encuentra una bola que rueda al deslizar el ratón sobre la superficie de la mesa o de una alfombrilla, el movimiento de la bola se transmite a dos ejes perpendiculares y estos a unas ruedas dentadas con un sistema óptico que permite captar el giro de cada una de estas ruedas, de aquí, mediante la electrónica del ratón, estos valores de movimiento serán enviados por el puerto serie ( COM 1, COM 2...) hacia la CPU, que mediante el programa adecuado podrá situar el cursor en la pantalla. Al pulsar el botón o botones del ratón, la CPU sabrá, por tanto, sobre que elemento de la pantalla se está actuando. 6.1.3. El Escáner Permite convertir información gráfica en una imagen digitalizada o mapa bits. La imagen que se desea digitalizar se coloca en el escáner, en este la imagen es recorrida por un haz luminoso, y la luz reflejada es recogida por un dispositivo tipo CCD ( del mismo tipo que el que 6
  7. 7. Departamento de Artes Plásticas y Dibujo. I.E.S. Floridablanca 2006 incorporan las cámaras de vídeo) que convierte la señal luminosa en señal eléctrica, posteriormente esta información se convierte en señales digitales que ingresaran en el ordenador. 6.1.4. La tableta digitalizadota. Consiste en un tablero de dibujo que puede ser recorrido por un lápiz, los movimientos del lápiz se convierten en información digitales y se envían a través del puerto serie. 6.1.5. Otros periféricos. Lectores de barras, lectores de fichas perforadas en desuso. 6.2. Periféricos de Salida 6.2.1. La pantalla. Consiste, en los equipos de sobremesa, en un tubo de rayos catódicos, en éste tres haces de electrones correspondiendo a los tres colores básicos ( rojo, verde y azul) inciden sobre una rejilla tras la cual está situada una pantalla de fósforo que se ilumina. Estos haces recorren la pantalla de izquierda a derecha y de arriba abajo formando la imagen. Hecho esto se sitúan de nuevo en la esquina superior izquierda para formar una nueva imagen. Cada uno de estos tres haces da lugar a un punto de color básico ( rojo, verde o azul), la agrupación de los tres puntos de color básicos da lugar a un punto de la imagen denominado píxel. Los círculos en negro que agrupan a tres puntos de color representan un píxel y el diámetro de este el tamaño del píxel. La distancia entre ambos píxel son decisivos en la calidad de un monitor. Por último, respecto al monitor cabe destacar la frecuencia con que estos haces forman una imagen, cuanto mayor sea ésta mayor será la calidad de la imagen, y la máxima resolución con que puede trabajar, número de píxel horizontales y verticales. El monitor recibe a su vez la información de la tarjeta grafica, en ésta cabe distinguir la memoria de video que implicará la máxima resolución que pueda producir la tarjeta gráfica, y a partir del desarrollo VGA el DAC ( Conversor Digital Analógico) encargado de traducir la señal digital generada por el procesador a formato analógico para que pueda se representada en el monitor. A continuación se representan algunos estándares de tarjetas gráficas Tipo Pixels Colores Memoria ( bits) Memoria CGA 320x200 4 320x200x2 16.000B 7
  8. 8. Departamento de Artes Plásticas y Dibujo. I.E.S. Floridablanca 2006 EGA 640x350 16 640x350x4 112.000B VGA 640x480 16 640x480x4 153.600 B Super VGA 800x600 256 800x600x8 480.000B XGA 1024x768 65.536 (High Color) 1024x768x16 1.536KB 6.2.2. La impresora Nos sirve para tener una copia impresa de datos o figuras, en definitiva de la información elaborada o almacenada en el ordenador. Existen diferentes tipos de impresoras, matriciales, de inyección de tinta, laser. Etc. Todas ellas suelen recibir la información a través del puerto paralelo del ordenador, actualmente a través del USB, los datos se transmiten en grupos de 8 bits. Las impresoras de inyección contienen un cartucho de tinta para la impresión en blanco y negro y otros colores tres colores Cyan, magenta y Amarillo para la impresión en color. En estas impresoras la tinta se sitúa en el cabezal y mediante una resistencia se calienta esta que impulsa una burbuja de tinta contra el papel. Las impresoras de inyección producen muy buenos resultados en la impresión tanto en blanco y negro como en color. Debido a su reducido coste y su calidad son hoy día las de mayor aceptación. Las impresoras láser utilizan un tambor fotosensible que es activado por un láser, este tambor después de ser activado por el láser queda impregnado por el carboncillo del toner que puede pasar al papel. Las impresoras láser producen documentos de gran calidad y con una velocidad superior a las de inyección, pero requieren de una memoria o buffer elevada y suelen ser algo más caras. 6.2.3. Plotter Se utiliza principalmente en los estudios de Ingeniería y arquitectura. Este dispositivo mediante una serie de lápices que va escogiendo de forma automática realiza los dibujos con una gran precisión. En la actualidad los plotter funcionan de forma análoga a las impresoras laser. 6.3. Periféricos de entrada y salida 6.3.1. El Módem Se utilizan para enviar y recibir datos a través de la línea telefónica o mediante cable. El término Módem procede de Modulador / desmodulador que resume la función del módem, es decir, los datos que un ordenador debe enviar están formados por bits, estos bits se transmiten de uno en uno por el puerto serie al módem, éste convierte estos datos digitales en señales analógicas de modo que puedan circular por la línea telefónica, modula los datos. El módem que se 8
  9. 9. Departamento de Artes Plásticas y Dibujo. I.E.S. Floridablanca 2006 encuentra en el otro extremo de la línea telefónica y recibe estas señales de frecuencia las convierte en señales digitales, bits, decimos que remodula los datos, y los transmite por el puerto serie de uno en uno al ordenador. La Red Telefónica Básica (RTB) permite transmitir frecuencias de hasta 2400 HZ, por esto los módems si no utilizaran otras técnicas de compresión podrían transmitir como máximo 2400 bits por segundo. No se debe confundir por tanto la frecuencia de la señal con que transmiten los datos por la RTB que se expresa en baudios ( 2400 baudios, 1200 baudios...) con la cantidad de datos que se transmiten que se expresa en bits/s ( 28.000bits/s, 14.000 bits/s. 6.3.2. Tarjeta de sonido Se encarga de digitalizar las ondas sonoras introducidas a través del micrófono, o convertir los archivos sonoros almacenados en forma digital en formato analógico para que puedan ser reproducidos por los altavoces. Los sonidos que pueden percibir el oído humano abarcan las frecuencias de 20 a 20.000 hz. La tarjeta de sonido recorre estas ondas tomando muestras del tipo de onda ( de frecuencia), esta operación se realiza con los valores variables de muestreo, desde 8.000 hasta 44.100 Hz, a mayor frecuencia de muestreo mayor será la calidad de la grabación. Y el nivel sonoro de esta onda, está información se guarda en 8 bits ( 28= 256 niveles de sonido) en 16 bits ( 216 = 65.536 niveles de sonido). Y en un canal o Momo o dos canales o Estéreo. 7. Sistemas de almacenamiento 7.1. Disqueteras Contienen un motor eléctrico que permite girar el soporte de datos, disquete o floppy disk o FD, (Floppy Disks) y uno o dos cabezales de lectura y escritura que pueden situarse en un punto específico del disquete, éste a su vez está formado por una superficie circular de material plástico recubierto de una sustancia que puede magnetizarse. El cabezal, al situarse sobre una zona del disquete, que se encuentra girando a unas 360 R.P.M., provoca en éste una señal eléctrica que es codificada en formato binario por la electrónica de la disquetera. Esta señal se transmite por una cinta ( grupo de finos cables eléctricos) a la controladora de FD/HD, conectada en una de las ranuras de expansión o integrada en la propia placa base, y, de ésta al microprocesador o a la memoria. El proceso de escritura en el FD sigue los mismos pasos en el sentido contrario. Existen disqueteras de diversos tipos, las primeras que aparecieron tenían una anchura de ranura de 5 ¼ pulgadas y evolucionaron desde las que podían contener 160 KB hasta las mas modernas de 1,2MB, más tarde hicieron su aparición las disqueteras de 3 ½ pulgadas que podían almacenar en principio 720 KB y posteriormente 1,44 MB. Estas últimas unen a su menor tamaño y mayor capacidad, el albergar en una carcasa de plástico rígido al disquete y de este modo protegerlo de modo mucho más efectivo. 9
  10. 10. Departamento de Artes Plásticas y Dibujo. I.E.S. Floridablanca 2006 Para poder localizar los datos en el FD previamente deben de realizarse una serie de marcas en el mismo, este proceso se denomina formatear el disquete y consiste en dividirlo en una serie de pistas concéntricas y cada una de estas en una serie de sectores. 7.2. Discos Duros (HD) Se componen de varios discos circulares rígidos, y no flexibles como en el caso de las disqueteras, recubiertos de material susceptible de ser magnetizado. Pueden ser grabados o leídos mediante un cabezal por ambas caras mediante un proceso similar al de los FD, la diferencia en la muy superior velocidad de giro de estos, por los menos 3.600 r.p.m.. Los HD pueden lograr estas elevadas velocidades de giro debido a que se encuentran ¡herméticamente cerrados dentro de una carcasa de aluminio. Debido a las elevadas velocidades de giro los HD logran unos tiempos de búsqueda promedio muy inferiores a las disqueteras y unas velocidades de trasferencias muy superiores, ambas características las convierten en el medio más rápido- excluyendo la memoria principal- para almacenar o trasferir información por el momento. El proceso de formatear un HD se realiza de forma similar al disquete, pero como ya hemos comentado, los discos duros suelen estar formados por más de un disco y cada uno de estos puede ser formateado por ambas caras. Así un HD se divide en cabezales, cada unos de estos en cilindros o pistas, y cada una de estas en sectores. Por otra parte, el sistema operativo MS-DOS divide al HD en los denominados “clusters”, estos constituyen las unidades más pequeñas de información que pueden direccional éste sistema operativo dentro de un HD, y están formados por un número variable de sectores según sea la capacidad total del HD. Una de las nefastas consecuencias de este método consiste en que cuando el HD es grande, varios GB, los clusters también son muy grandes y cada fichero que se encuentra en el HD ocupa al menos un clusters, cuando el fichero es más pequeño que el clusters parte de este se desperdicia, ya que en este clusters no se puede guardar ningún otro fichero. Así nos encontramos discos duros prácticamente llenos, en los que si sumamos el tamaño total ocupado por los fieros no coincide con el tamaño ocupado que nos muestra el sistema operativo. Por ejemplo, en un HD de 2 GB de capacidad se puede llegar a desperdiciar fácilmente unos 500 MB. La solución única consiste en dividir el disco duro en varios de menor tamaño, es decir realizar particiones mediante el comando FDISK de MS-DOS. Por otra parte, el HD y el FD necesitan de una electrónica para comunicarse con el ordenador. Está electrónica se encuentra en una tarjeta denominada “ controladora de HD/FD”, existen diversos estándares de controladoras, y cada controladora sólo puede operar con el HD de su tipo. Los antiguos HD eran del tipo MFM o RLL, luego surgieron los IDE y los SCSI en distintas versiones. 7.3. CD-ROM Estas unidades de almacenamiento están constituidas por un soporte plástico en las que un láser ha realizado unas pequeñas hendiduras, esta capa se recubre con una capa de material reflectante, y está con otra capa de protección. En el momento de la lectura 10
  11. 11. Departamento de Artes Plásticas y Dibujo. I.E.S. Floridablanca 2006 un láser de menor intensidad que el de grabación reflejará la luz o la dispersará y así podrán ser leídos los datos almacenados. La velocidad de tranferencia de estas unidades han ido variando, las primeras unidades tenían una velocidad de 150 Kb/s y se denominaban de simple velocidad. Posterioemnte ha ido variando la velocidad, hasta llegar a 52X ( 52 x 150 = 7.800 KB/s. En un CD- ROM podemos almacenar hasta 650 MB de información. El DVD ( Digital vides Disc) ha sustituido al CD-ROM, estas unidades son básicamente similares al con una superior densidad de grabación, logrando una capacidad de almacenamiento de 4,38 GB si se graban por una sola cara y una capa, hasta 15,90 GB si la grabación se realiza es dos caras y con dos capas. 11

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