INSTITUTO OTTO KRAUSE
APUNTE DE INFORMATICA
AÑO 2010
Definición de Informática
En primer lugar, debemos preguntarnos por el significado y el campo de estudio del que se ocupa la Informática.
En general, podemos decir que la Informática estudia diversos aspectos relacionados con la información, como son la adquisición, representación, tratamiento y transmisión, todo ello mediante computadoras.
El término informática proviene de la conjunción de las palabras francesas “information” y “automatique” que derivaron en la palabra “informatique”, creada por el ingeniero Dreyfus.
El origen del término Informática surge como unión de dos palabras:
Informática=Información + automática
Según
Otras definiciones
· La informática es la ciencia que estudia el tratamiento automático y racional de la información.
· La informática es la ciencia que tiene como objetivo estudiar el tratamiento automático de la información a través de la computadora.
· Ciencia del tratamiento automático y racional de la información considerada como el soporte de los conocimientos y las comunicaciones.
· La Informática es la ciencia aplicada que abarca el estudio y aplicación del tratamiento automático de la información, utilizando dispositivos electrónicos y sistemas computacionales. También está definida como el procesamiento automático de la información.
· Conjunto de conocimientos y herramientas científicas, técnicas y tecnológicas que se encarga del tratamiento racional y estructurado de la información por medios automáticos electrónicos digitales
Ámbitos donde la informática es imprescindible
En general, la informática es útil en aquellas tareas en las que intervienen una serie de características, lo cual no implica que no puedan ser utilizados aún cuando dichas características no se encuentren presentes. La informática es especialmente útil allí donde sea necesario tratar con:
Grandes volúmenes de datos
Existen tareas donde la cantidad de datos que es preciso procesar hace prácticamente inviable su tratamiento directamente por una o varias personas.
Pensemos por ejemplo en la cantidad de información que se genera en los modernos aceleradores de partículas cuando tiene lugar una colisión. Los sistemas empleados para la captura de información deben ser muy rápidos y potentes para poder almacenar tantos datos como sea posible. Posteriormente es preciso realizar múltiples tratamientos y análisis sobre esos datos que se encontrarán almacenados en algún tipo de memoria masiva. Este tratamiento debe hacerlo una computadora, ya que una persona dedicada a tiempo completo no sería capaz de acabar la tarea en cientos de años
Datos comunes
En otros casos nos encontramos con que existen datos comunes que son utilizados por multitud de personas como pueden ser constantes de reacciones químicas, datos astronómicos, atmosféricos, etc. Ante esta situación es conveniente tener servidores centralizados que aglutinen estos datos, y que a medida que los investigadores de los diferentes campos necesiten acceder a ellos, recurran a estos servidores. De esta manera, se evita que la información esté duplicada y además se asegura que ésta sea coherente
Repetitividad
Un área donde las computadoras son realmente útiles y que evitan un trabajo pesado al ser humano es en las tareas repetitivas. Se trata de tareas donde una misma acción se debe repetir miles o millones de veces. Como ejemplo podemos citar la liquidación de sueldos de los empleados públicos, la facturación diaria y mensual de una empresa. La programación y su resolución por medio de la computadora en estos casos reducen el tiempo de resolución cientos e incluso miles de veces.
Distribución de la información
Se dice que estamos en la sociedad de la información, esto supone que se generan muchos datos, tanto científicos como de cualquier otro tipo. Para almacenar toda esta información sería preciso contar con un espacio de almacenamiento que pocas personas o empresas pueden costear. Teniendo en cuenta, además, que esta información cambia constantemente, su constante actualización requeriría amplios recursos. Para solucionar este problema y poder acceder a información actualizada y proveniente de múltiples fuentes, se recurre a redes de computadoras interconectadas donde una computadora cualquiera de la red puede acceder a información almacenada en cualquier otra computadora accesible a través de esa red. Es lo que denominamos distribución de la información.
Cálculos complejos
Uno de los factores principales en el gran desarrollo de la ciencia tal y como la entendemos hoy día ha sido la capacidad de realizar cálculos complejos mediante las computadoras. Muchas de las teorías físicas, químicas, etc. propuestas en décadas pasadas no ha sido posible corroborarlas hasta recientemente, debido a que entonces no existía potencia computacional para validarlas. En campos como la medicina, gracias a la capacidad de las computadoras de realizar cálculos complejos, ha sido posible desarrollar nuevos métodos de diagnóstico como la tomografía computarizada
Gran velocidad de cálculo
Finalmente, un factor importante que hace a las computadoras realmente útiles es la velocidad a la que son capaces de procesar los datos. La velocidad de proceso ha aumentado a medida que se desarrollaban nuevos microprocesadores; y la ciencia se ha podido enfrentar a nuevos retos como el control de procesos en tiempo real, la realidad virtual, las videoconferencias, etc.
En este apartado hemos visto las características que hacen a la computadora una herramienta fundamental en la ciencia moderna. Dentro de las diversas ciencias que existen, podríamos enumerar miles de aplicaciones en las que la computadora se hace indispensable; como muestra enumeremos algunas:
• Ciencias físicas e ingeniería: resolución de ecuaciones diferenciales, integración numérica, simulación de sistemas, optimización, control, etc.
• Ciencias de la vida y médicas: diagnóstico médico, desarrollo de nuevos medicamentos
· Ciencias sociales y del comportamiento: evaluación de encuestas, análisis estadísticos de población, estudios de mercado, extrapolación de resultados, etc.
· • Ingeniería con ayuda del computador: CAD (Computed Aided Design =Diseño asistido por computadora), CAM (Computer Aided Manufacturing =Fabricación asistida por computadora), DC S (Distributed Control System =Sistema de control distribuido), …
Computación
El término computación proviene del latín computatĭo.
Comparando las definiciones de informática y computación vemos que los dos conceptos son distintos puesto que computación se refiere a contar e informática hace referencia al proceso de datos transformados en información a través de un computador, pero con el transcurso del tiempo se han venido usando como sinónimos y esto es producto del uso de la palabra computación en esta parte de América para referirnos a la informática.
Computadora
Ahora vamos analizar el concepto desde los puntos de vistas que nos interesan:
• La palabra computador proviene del latín “computare” que significa calcular.
• Es una máquina electrónica.
• Capaz de resolver cálculos matemáticos y procesos lógicos.
• Los datos de entrada los procesa y los transforma en información.
Tecnologías y avances de la computadora
•1ª generación: Con tubos de vacío, tubos de vidrio del tamaño de una bombilla que albergaban circuitos eléctricos. Estas máquinas eran muy grandes caras y de difícil operación.
•2ª generación: con transistores. Máquinas más pequeñas, confiables y económicas.
•3ª generación: Con la tecnología que permitió empaquetar cientos de transistores en un circuito integrado de un chip de silicio.
•4ª generación: con el microprocesador, que es un computador completo empaquetado en un solo chip de silicio.
(Estudiar del trabajo presentado)
CLASIFICACIÓN DE LAS COMPUTADORAS
POR SU FUENTE DE ENERGÍA: pueden ser:
•Mecánicas: funcionan por dispositivos mecánicos con movimiento. En el siglo XIX Charles Babbage desarrolló una computadora analógica que funcionaba a base de engranes, Claro está que su propulsión era puramente mecánica, fue ayudado por Ada Lovelace, a quien se le atribuye el haber escrito el primer algoritmo de computación. La idea de la máquina de Babbage era buena, pero nunca funcionó bien debido a que la precisión que requerían las piezas sobrepasaba la tecnología de aquel tiempo.
•Electrónicas: Funcionan en base a energía eléctrica. Dentro de este tipo, y según su estructura, las computadoras pueden ser:
a) Analógicas: Trabajan en base a analogías. Requieren de un proceso físico, un apuntador y una escala (v.g.: balanza).
Las características del cálculo analógico son las siguientes:
· preciso, pero no exacto;
· barato y rápido;
b) Digitales: Cualquier dispositivo capaz de resolver problemas mediante proceso de la información en forma discreta, la información se representa internamente en forma de números. Mediante el recuento, comparación y manipulación de estos números, de acuerdo con un conjunto de instrucciones almacenadas en su memoria, una computadora electrónico digital puede realizar multitud de tareas, realizar complejos cálculos matemáticos; reproducir una melodía o ganar una partida de ajedrez al campeón mundial humano de la especialidad.
Son muy simples, ya que solo reconocen 2 estados: abierto o cerrado. Manejan variables discretas, es decir que no hay valores intermedios entre valores sucesivos.
POR SU USO:
• De aplicación general: Admiten distintos tipos de aplicaciones que solo dependen del programa que se ejecuta.
• De aplicación específica: Lleva a cabo tares específicas y sólo sirve para ellas. En lo esencial es similar a cualquier PC, pero sus programas suelen estar grabados en un chip de silicio y no pueden ser alterados.
POR SU TAMAÑO:
La característica distintiva de cualquier sistema de computación es su tamaño, no su tamaño físico, sino su capacidad de cómputo. El tamaño o capacidad de cómputo es la cantidad de procesamiento que un sistema de computación puede realizar por unidad de tiempo.
Supercomputadoras
Una supercomputadora es un tipo de computadora muy potente y rápida, diseñada para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y dedicada a una tarea específica.
Por lo mismo son las más caras, su precio alcanza los 30 millones de dólares o mas; y cuentan con un control de temperatura especial, esto para disipar el calor que algunos componentes alcanzan a tener.
Ejemplos de tareas a las que son dedicadas las supercomputadoras:
* Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares.
* Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos.
* El estudio y predicción de tornados.
* El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo.
* La elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones, simuladores de vuelo.
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Macrocomputadoras o Mainframes
Las macrocomputadoras son también conocidas como mainframes. Los mainframes son sistemas grandes, rápidos y caros con capacidad de controlar cientos de usuarios en forma simultánea, así como manejar cientos de dispositivos de entrada y salida.
Su costo va desde los 350 mil dólares hasta varios millones de dólares. De alguna forma los mainframes son más poderosos que las supercomputadoras porque soportan mas programas simultáneamente, sin embargo las supercomputadoras pueden ejecutar un sólo programa más rápido que un mainframe.
En el pasado, los Mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos enteros de algún edificio, hoy en día, un Mainframe es parecido a una hilera de archiveros en algún cuarto con piso falso, esto para ocultar los cientos de cables de los periféricos, y su temperatura tiene que estar controlada.
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Minicomputadoras
En 1960 surgió la minicomputadora, una versión más pequeña de la macrocomputadora. Al ser orientada a tareas específicas, no necesitaba de todos los periféricos que necesita un mainframe, y esto ayudo a reducir el precio y costos de mantenimiento.
En general, una minicomputadora, es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneamente. Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicaciones multiusuario.
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Microcomputadoras o PC´s
Las microcomputadoras o Computadoras Personales (PC´s) tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores. Un microprocesador es "una computadora en un chip". Las PC´s son computadoras para uso personal y relativamente son baratas y actualmente se encuentran en las oficinas, escuelas y hogares.
El término PC se deriva de que para el año de 1981, IBM, sacó a la venta su modelo "IBM PC", la cual se convirtió en un tipo de computadora ideal para uso "personal", de ahí que el término "PC" se estandarizó y los clones que sacaron posteriormente otras empresas fueron llamados "PC y compatibles", usando procesadores del mismo tipo que las IBM, pero a un costo menor y pudiendo ejecutar el mismo tipo de programas.
En la actualidad existen variados diseños de PC´s: computadoras personales, con el gabinete tipo minitorre, con el gabinete horizontal, computadoras personales portátiles "Laptop" o "Notebook".
ESTUDIAR LAS CARACTERÍSTICAS (DICTADAS EN CLASE)
Elementos del computador
Cuando nos referimos a los elementos de un computador estamos hablamos de las partes que hacen posible que este funcione, son aquellas partes encargadas de resolver y ejecutar las operaciones matemáticas y lógicas para procesar los datos y generar como salida la información, y estos elementos son los siguientes:
• UCP (Unidad Central de Proceso).
• UC (Unidad de control).
• UAL (Unidad aritmético lógica).
UCP (Unidad Central de Proceso)
UC (Unidad de Control)
UAL (Unidad Aritmético Lógica)
Hardware
Ahora vamos analizar el concepto desde los puntos de vistas que nos interesan:
• La palabra hardware proviene del inglés.
• Son todas las partes físicas que conforman un computador, es decir, todo lo que se puede tocar.
• Se clasifican de acuerdo a sus características y funciones.
• Teclado, monitor, disco duro y modem son ejemplos de hardware.
Dispositivos de entrada
Son todos los elementos que permiten al usuario la entrada de datos al computador, a través de estos dispositivos el usuario hace el ingreso de datos para que posteriormente sean procesados y transformados en información.
Teclado, pantalla táctil, ratón, scanner, cámara web, micrófono, lector de códigos de barras y control de juegos son ejemplos de dispositivos de entrada.
Dispositivos de salida
Son todos los elementos que permiten al usuario ver los resultados de los procesos de los datos transformados en información, a través de estos dispositivos es que el computador comunica el usuario el resultado de la acción requerida por parte de este.
Monitor, impresora, plotter, cornetas, audífonos son ejemplos de dispositivos de salida.
Dispositivos de almacenamiento
Son todos los elementos que permiten al usuario guardar datos e información por algún tiempo, a través de estos dispositivos podemos almacenar y transportar nuestros documentos y archivos para que posteriormente sean usados en otro computador.
Disco duro, discos ópticos, memorias son ejemplos de dispositivos de almacenamiento.
Dispositivos de comunicación
Son todos los elementos que permiten que los computadores se comuniquen entre si, a través de estos dispositivos los computadores intercambian archivos.
Tarjeta de red, fax modem, tarjetas inalámbricas, bluetooth son ejemplos de dispositivos de comunicación.
Componentes De Una PC
Gabinete
Quizás una de las partes que menos importancia se le atribuye, pero es una equivocación elegir una torre cualquiera en el momento de armar una computadora. La "caja" es determinante para la buena ventilación del sistema, imaginemos que elegimos un procesador que se calienta mucho, y le ponemos muchos ventiladores y disipadores , si la torre no es de buena calidad, y no tiene una serie de vías de escape de aire, por mucha ventilación que pongamos, no servirá de nada.
Número de bahías 5 1/4 disponibles: El tamaño de la torre es directamente proporcional al número de las bahías que dispondremos para poder colocar diversos componentes, véase, CD-ROM, dvd, grabadora, etc.
Fuente De Poder
La fuente de poder es el componente que proporciona el poder eléctrico a la computadora. La mayoría de las computadoras pueden conectarse a un enchufe eléctrico estándar. La fuente de poder jala la cantidad requerida de electricidad y la convierte la corriente AC a corriente DC. También regula el voltaje para eliminar picos y crestas comunes en la mayoría de los sistemas eléctricos. Pero no todas las fuentes de poder, realizan el regulado de voltaje adecuadamente, así que una computadora siempre esta susceptible a fluctuaciones de voltaje.
Las fuentes de poder se califican en términos de los watts que generan. Entre más poderosa sea la computadora, mayor cantidad de watts necesitan sus componentes.
Placa Madre
Es la que se encarga de conectar los distintos dispositivos con el CPU, tales como las ranuras donde se ubican la memoria RAM, memoria ROM, esta equipada con un software llamado BIOS que debe realizar funciones de control, monitoreo, sincronismo, temporización, comunicación de datos, control y administración.
Los conectores de entrada y salida.
La placa madre contiene un cierto número de conectores de entrada/salida reagrupados en el panel trasero.
La mayoría de las placas madre tienen los siguientes conectores:
• Un puerto serial que permite conectar periféricos antiguos;
• Un puerto paralelo para conectar impresoras antiguas;
• Puertos USB (1.1 de baja velocidad o 2.0 de alta velocidad, recientemente salio el 3.0) que permiten conectar periféricos más recientes;
• Conector RJ45 (denominado LAN o puerto Ethernet) que permiten conectar la computadora a una red. Corresponde a una tarjeta de red integrada a la placa madre;
• Conector VGA (denominado SUB-D15) que permiten conectar el monitor. Este conector interactúa con la tarjeta gráfica integrada;
• Conectores de audio (línea de entrada, línea de salida y micrófono), que permiten conectar altavoces, o bien un sistema de sonido de alta fidelidad o un micrófono. Este conector interactúa con la tarjeta de sonido integrada.
Factor de forma de la placa madre
El término factor de forma (en inglés form factor) normalmente se utiliza para hacer referencia a la geometría, las dimensiones, la disposición y los requisitos eléctricos de la placa madre. Para fabricar placas madres que se puedan utilizar en diferentes carcasas de marcas diversas, se han desarrollado algunos estándares:
AT: es un formato que utilizaban las primeras computadoras con procesadores 386 y 486. Este formato fue reemplazado por el formato ATX, cuya forma favorecía una mejor circulación de aire y facilitaba a la vez el acceso a los componentes.
ATX: El formato ATX es una actualización del AT miniatura. Estaba diseñado para mejorar la facilidad de uso. La unidad de conexión de las placas madre ATX está diseñada para facilitar la conexión de periféricos (por ejemplo, los conectores IDE están ubicados cerca de los discos). De esta manera, los componentes de la placa madre están dispuestos en paralelo. Esta disposición garantiza una mejor refrigeración.
ITX: el formato ITX (Tecnología de Información Extendida), respaldado por Via, es un formato muy compacto diseñado para configuraciones en miniatura como lo son las mini-PC.
Ranuras de expansión
Las Ranuras de expansión son compartimientos en los que se puede insertar tarjetas de expansión. Éstas son tarjetas que ofrecen nuevas capacidades o mejoras en el rendimiento de la computadora. Existen varios tipos de ranuras:
· Ranuras ISA (Arquitectura estándar industrial): permiten insertar ranuras ISA. Las más lentas las de 16 bits.
· Ranuras PCI (Interconexión de componentes periféricos): se utilizan para conectar tarjetas PCI, que son mucho más rápidas que las tarjetas ISA y se ejecutan a 32 bits.
· Ranura AGP (Puerto gráfico acelerado): es un puerto rápido para tarjetas gráficas.
· Ranuras PCI Express (Interconexión de componentes periféricos rápida): es una arquitectura de bus más rápida que los buses AGP y PCI.
CPU o Microprocesador
Es la abreviación de las siglas en ingles de las palabras Unidad Central de Procesamiento (central processing unit). El CPU es el cerebro de la computadora. Algunas veces se le dice simplemente el procesador o procesador central. El CPU es donde se realizan la mayoría de los cálculos. En términos de poder de computación, el CPU es el elemento más importante de un sistema de cómputo.
En computadoras personales y pequeños servidores, el CPU esta contenido en un chip llamada microprocesador.
Dos componentes típicos del CPU son:
La unidad lógica aritmética (ALU), la cual realiza las operaciones lógicas y matemáticas.
La unidad de control, la cual extrae instrucciones de la memoria la decodifica y ejecuta, llamando al ALU cuando es necesario.
Actualmente hay 2 productores principales de Procesadores, Intel y AMD.
Los procesadores también se califican por la velocidad a la cual se conectan al motherboard. Esto se llama velocidad FSB (Front Side Bus). Los procesadores de Intel pueden tener una velocidad hasta 800 MHz FSB y el AMD hasta 400 MHz FSB. Por eso te debes de asegurar que el motherboard soporte la velocidad FSB del procesador.
BIOS
Bios es un acrónimo de Basic input/output system (sistema básico de entrada / salida). El BIOS es el software que determina que puede hacer una computadora sin acceder programas de un disco. En las PCs, el BIOS contiene todo el código requerido para controlar el teclado, el monitor, las unidades de discos, las comunicaciones seriales, y otras tantas funciones.
El BIOS típicamente se pone en una pastilla ROM que viene con la computadora (también se le llama ROM BIOS. Esto asegura que el BIOS siempre estará disponible y no se dañara por falla en el disco. También hace posible que la computadora inicie por sí sola.
Muchas computadoras modernas tienen Flash BIOS, que significa que el BIOS se grabo en una pastilla de memoria flash, que puede ser actualizado si es necesario.
Memoria
Dispositivo basado en circuitos que posibilitan el almacenamiento limitado de información y recuperación de la misma.
RAM
RAM es acrónimo para random access memory (memoria de acceso aleatorio), es un tipo de memoria que puede ser accesado aleatoriamente; esto es, que cualquier byte de memoria puede ser accesado sin tocar los bytes predecesores. RAM es el tipo de memoria más común encontrada en computadoras y otros dispositivos, como impresoras.
Se suministran en formatos de modulos, es decir tarjetas que se conectan en conectores para tal fin.
Tenemos dos tipos de módulos
SIMM (Modulo de memoria en línea simple): placa de circuitos impresos, con uno de sus lados equipados con chips de memoria. Existen dos tipos con 30 conectores y 72 conectores
DIMM (Modulo de memoria en línea doble): con doble chips de memoria de ambos lados, tiene 168 conectores, 84 de cada lado
Hay dos tipos básicos de RAM
RAM dinámica (DRAM)
RAM estática (SRAM)
Los 2 tipos difieren en la tecnología que utilizan para retener datos, el tipo más común es
ROM
La memoria ROM, (read-only memory) o memoria de sólo lectura, es la memoria que se utiliza para almacenar los programas que ponen en marcha la computadora y realizan los diagnósticos. La mayoría de las computadoras tienen una cantidad pequeña de memoria ROM (algunos miles de bytes).
Tarjeta De Video
La tarjeta de video, es el componente encargado de generar la señal de video que se manda a la pantalla de video por medio de un cable. La tarjeta de video se encuentra normalmente en integrado al motherboard de la computadora o en una placa de expansión. La tarjeta gráfica reúne toda la información que debe visualizarse en pantalla y actúa como interfaz entre el procesador y el monitor; la información es enviada a éste por la placa luego de haberla recibido a través del sistema de buses. Una tarjeta gráfica se compone, básicamente, de un controlador de video, de la memoria de pantalla o RAM video, y el generador de caracteres, y en la actualidad también poseen un acelerador de gráficos.
El controlador de video va leyendo a intervalos la información almacenada en
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