2

Descripción GeneralDescripción General

El sistema informático: hardware y software.

Componentes físicos: el hardware.

– Unidad central de proceso (CPU) - UC + ALU

– Memoria central o principal.

– Buses

– Unidad de entrada/salida

– Unidades periféricas

Componentes lógicos: el software.

3

Sistema informático: hardware y software.

El término informática proviene de Información y Automática.

El ordenador se puede definir como una máquina compuesta por elementos físicos (hardware) que necesitan componentes NO físicos (software) para funcionar.

Dichos elementos NO físicos, son las instrucciones que, ordenadas y agrupadas, constituyen los programas.

De igual modo, un conjunto de programas se agruparán para formar una aplicación informática.

ENTRADA SALIDATRATAMIENTO

4

Sistema informático: hardware y software.

El sistema operativo es el software de un sistema

informático capaz de hacer que los programas

procesen información y datos sobre los elementos

electrónicos que lo componen.

Un sistema informático es el conjunto de

componentes hardware necesarios para la

explotación de las aplicaciones informáticas.

El firmware es la parte software de los componentes

hardware que se encuentra almacenado en

memorias de solo lectura (ROM).

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Componentes físicos: el hardware.

Unidad central de proceso (CPU) - UC + ALU

Memoria central o principal.

Buses

Unidad de entrada/salida

Unidades periféricas

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Arquitectura de Von Neumann

CP

RI

DECODIFICADOR

SECUENCIADOR

REG A REG B

RELOJ

ACUMULADOR

FLAGSCÓDIGOOPERACION

RDM

RIM

MEMORIA

PRINCIPAL

CPU

UC

ALU

UNIDAD DE E/S

PERIFERICO 1

PERIFERICO 2

PERIFERICO n

...

LEC / ESC

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La Unidad Central de proceso (CPU)

Se encarga del control y ejecución de operaciones para

el tratamiento automático de la información. Consta de:

– Unidad de Control (UC): su tarea principal es la de

recibir información para interpretarla y procesarla

después mediante las órdenes que envía a los otros

componentes del ordenador.

● Traer a memoria principal las instrucciones y datos

desde la memoria auxiliar.

● Interpretar y ejecutar instrucciones.

– Unidad Aritmético-Lógica (ALU)

8

La Unidad Central de Proceso (CPU)

Unidad Aritmético-Lógica (ALU): se encarga de realizar

las operaciones aritméticas (sumas, restas, etc.) y

lógicas (comparación, etc.).

9

CPU: La Unidad de Control (UC)

Se compone de:

– Registro de instrucción: contiene la instrucción que se

está ejecutando. CO + MD + CDE● CÓDIGO DE OPERACIÓN + MODO DIRECCIONAMIENTO + DIRECCIÓN EFECTIVA

– Registro contador de programa: contiene la dirección

de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar.

– Decodificador: interpreta la instrucción para su

procesamiento. Extrae el código de operación.

– Secuenciador: genera las microórdenes necesarias

para ejecutar una instrucción.

– Reloj: proporciona una sucesión de impulsos eléctricos

a intervalos constantes.

10

CPU: La Unidad Aritmético-Lógica (ALU)

Se compone de:

– Circuito combinacional/operacional: realiza las

operaciones con los datos de los registros de

entrada.

– Registros de entrada: operandos de la operación.

– Registro acumulador: almacena los resultados.

– Registro de estado: condiciones de la última operación.

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La Memoria

Sirve para almacenar los datos y programas.

– Memoria interna o principal:

● RAM (memoria de acceso aleatorio)

● ROM (memoria de solo lectura)

– La memoria principal se compone de:

● Registro de direcciones (RDM): direcciones

● Registro de intercambio (RIM): datos

● Selector de memoria: interconecta celdas con RIM

● Señal de control: lectura/escritura

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La Memoria

Características principales:

– Almacena programas y datos.

– Está formada por biestables que almacenan 1bit.

– Debe refrescarse cada cierto tiempo para conservar la

información, ya que es volátil.

– Cada posición de memoria o dirección representa a un

conjunto de celdas capaz de almacenar 8bits (1byte)

– Tiene unos tiempos de acceso medidos en

nanosegundos (60, 70, 80...)

– Las operaciones de lectura y escritura hacen uso de los

registros RDM, RIM y selector de memoria.

13

La Memoria. Jerarquía de memorias.Tipos.

Registros de CPU; son memorias de baja capacidad pero

de alta velocidad integradas en el procesador, que

permiten guardar y acceder a valores muy usados,

generalmente en operaciones matemáticas.

Memoria es la caché que se encuentra entre el

procesador y la memoria principal y sirve para

almacenar la información que más se usa.

Memoria principal (RAM)

Memoria externa o secundaria: memoria lenta y no volátil

de gran capacidad. Ejemplo: DVDs, discos duros,

cintas...

14

La Memoria. Otros tipos.

Memoria ROM: la función principal es almacenar

programas especiales que sirven para cargar e iniciar

el arranque del ordenador.

– BIOS es software integrado en ROM–PROM–EPROM

Memoria CMOS: es una memoria que consume poca

energía y almacena datos de configuración para la

BIOS (fecha, hora, discos duros...). Se alimenta con

una pila.– La información que se lee de la BIOS se carga en la CMOS para

empezar a utilizar el equipo.

– El SETUP es el programa que permite cambiar la configuración.

15

La Memoria. Otros tipos.

Otros tipos de memorias internas:

– VRAM (RAM de vídeo): para tarjetas gráficas.

– SGDRAM (RAM dinámica gráfica síncrona):

para tarjetas gráficas. Más velocidad y bajo

consumo

– CDRAM (RAM caché dinámica): actúa como

memoria caché entre el procesador y el

periférico.

16

Buses. Unidades de E/S.

Unidad de E/S: comunica procesador y resto de

componentes internos del ordenador, con los

periféricos de E/S y las memorias de

almacenamiento masivo (externo o auxiliares).

La comunicación entre componentes se realiza por

medio de un Bus.

Consiste en un conjunto de hilos físicos usados para

la transmisión de datos.

Existen fundamentalmente dos tipos, de datos y de

direcciones.

17

Buses. Unidades de E/S.

Según la estructura de interconexión, dividimos:

– Bús único: trata por igual a la memoria y a los

periféricos.

– Bus dedicado: considera a la memoria y a los

periféricos componentes diferentes.

● Datos: información entre CPU y periféricos.

● Direcciones: identifica el destino de la

información del bus de datos.

● Control: organiza y redirige la información

hacia el bus pertinente.

18

Buses. Unidades de E/S.

Un bus queda caracterizado por tres parámetros:

– Anchura o tamaño del bus en bits.

– Velocidad: medida en Mhz

– Tipo: SDR, QDR

Tanto el tipo como la velocidad dependen del

fabricante y del procesador que lo gestione.

Cuello de botella: las operaciones se realizan

rápidamente pero la información no puede

transferirse a igual ritmo.

19

Periféricos: tipos y características.

Son dispositivos para interactuar el usuario con el

ordenador.

Se encuentran conectados al ordenador a través de

puertos o conectores externos.

La unidad de entrada/salida gestiona la conexión de

los periféricos al puerto.

Pueden ser de entrada, de salida o de entrada-

salida.

Están formados por una parte mecánica y otra

electrónica que controla a la parte mecánica.

20

Periféricos: tipos y características.

Otras características:

– Fiabilidad: probabilidad de que se produzca error.

– Tipo de acceso: secuencial o directo

– Velocidad de transferencia: Megabits/s

– Ergonomía: integración persona máquina

– Conexión mediante puertos de E/S

– Soporte != periférico

21

Periféricos: tipos y características.

Ejemplos de periféricos de E/S:

Teclado y ratón, monitor, impresora, escáner,

módem, unidades de disquete, unidades de disco

duro, tableta digitalizadora y lápiz óptico, CD-ROM,

DVD

Drivers o controladores: software necesario para que

el periférico sea reconocido por el sistema

operativo.

22

Ciclo de vida de una instrucción.

Búsqueda de una instrucción

Ilustración extraída de “Montaje y Mantenimiento de Equipos”. Ed. Paraninfo.

23

Ciclo de vida de una instrucción.

Ejecución de una instrucción

Ilustración extraída de “Montaje y Mantenimiento de Equipos”. Ed. Paraninfo.

24

Componentes lógicos. El software.

Tipos de software: aplicaciones informáticas, datos

procesados por las aplicaciones y el sistema

operativo.

El S.O.: es el software que permite que las

aplicaciones informáticas mediante uso del

hardware procesen información.

Actualmente el S.O. incluye aplicaciones propias.

25

Componentes lógicos. El software.

Clasificaciones de los datos:

– Datos de entrada: suministrados desde periféricos

de entrada (teclado, ratón, etc)

– Datos intermedios: obtenidos del procesamiento

– Datos de salida: resultados monitor

– Datos fijos: constantes durante el procesamiento

– Datos variables: modificados durante el

procesamiento.

26

Componentes lógicos. El software.

Según la utilización de los datos:

– Datos numéricos: dígitos del 0 al 9

– Datos alfabéticos: a – Z

– Datos alfanuméricos: anteriores, más caracteres

especiales

27

Sistemas de codificación.

1010101...

A-u-x-i-l-i-o-

28

Sistemas de codificación. El bit.

t

V

t

V

t

V

Los ordenadores utilizan señales eléctricas digitalesSólo dos niveles de voltaje: más sencillo

BInary digiTS

29

Componentes lógicos. Sistemas de codificación.

Sistema de numeración: conjunto de símbolos y

reglas utilizadas para representar cantidades o

datos numéricos.

Sistemas de codificación numérica

– Binario: base 2, símbolos 0 y 1 (bit)

– Octal: base 8, símbolos 0, 1, 2, …, 7

– Hexadecimal: base 16, símbolos 0, 1, …, A, B, C,

D, E, F

– Donde A=10, B=11, C=12, D=13, E=14, F=15

30

Sistema decimal

Es un sistema posicional: el valor del número depende de su Es un sistema posicional: el valor del número depende de su posición.posición.

4 1 3

10 0 = 1 * 3 = 3

10 1 = 10 * 1 = 10

10 2 = 100 * 4 = 400

Total 413

Valor numérico Peso

Base: # de símbolos del sistema

Exponente: posición del #.

31

Sistema binario

1 0 0 1 0 11 0 0 1 0 1 Valor numéricoValor numérico1 0 0 1 0 11 0 0 1 0 1 Valor numéricoValor numéricoPesoPeso

2200 = 1 = 1 * 1 * 1 = 1= 1

2211 = 2 = 2 * 0 * 0 = 0= 0

2222 = 4 = 4 * 1 * 1 = 4= 4

2233 = 8 = 8 * 0 * 0 = 0= 0

2244 = 16 = 16* 0* 0 = 0= 0

2255 = 32 = 32* 1* 1 = 32= 32

TotalTotal 37 37

Consta de dos símbolos diferentes: 0 y 1.Consta de dos símbolos diferentes: 0 y 1.

32

Sistema decimal

3 0 2 4 1 3 Valor numérico Peso

100 = 1 * 3 = 3

101 = 10 * 1 = 10

102 = 100 * 4 = 400

103 = 1000 * 2 = 2000

104 = 10000 * 0 = 0

105 = 100000 * 3 = 300000

Total 302413

Consta de 10 símbolos diferentes: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.Consta de 10 símbolos diferentes: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9.

Sistema hexadecimal

1 2 4 1 31 2 4 1 3

161600 = 1 = 1 * 3 = 3 * 3 = 3

161611 = 16 = 16 * 1 = 16 * 1 = 16

161622 = 256 = 256 * 4 = 1024 * 4 = 1024

161633 = 4096 = 4096 * 2 = 8192 * 2 = 8192

161644 = 65536 = 65536* 1 = 65536* 1 = 65536

TotalTotal 74771 74771

Valor numérico Valor numérico PesoPeso

Consta de 16 símbolos diferentes: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F.Consta de 16 símbolos diferentes: 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F.

0 1 1 0 0 1 1 10 1 1 0 0 1 1 1

2200 = 1 = 1 * 1 * 1 = 1= 1

2211 = 2 = 2 * 1 * 1 = 2= 2

2222 = 4 = 4 * 1 * 1 = 4= 4

2233 = 8 = 8 * 0 * 0 = 0= 0

2244 = 16 = 16 * 0* 0 = 0= 0

2255 = 32 = 32 * 1* 1 = 32= 32

2266 = 64 = 64 * 1* 1 = 64= 64

2277 = 128 = 128* 0* 0 = = 0 0

TotalTotal 103 103

Valor numéricoValor numéricoPesoPeso

(01100111)(01100111)22 = (?) = (?)1010

Transformación binario - decimal

(01100111)(01100111)22 = (?) = (?)1010

Se toma cada valor de derecha a izquierda y se multiplica por 2n

(n: posición del #)

Se suman todos los resultados individuales

RESULTADO = (1*20) + (1*21) + (1*22) + (0*23) + (0*24) + (1*25) + (1*26) + (0*27) = 1 + 2 + 4 + 32 + 64 = 103

Transformación binario - decimal

(00101111)(00101111)22 = (?) = (?)1010

Se toma cada valor de derecha a izquierda y se multiplica por 2n

(n: posición del #)

Se suman todos los resultados individuales

RESULTADO = (1*20) + (1*21) + (1*22) + (1*23) + (0*24) + (1*25) + (0*26) + (0*27) = 1 + 2 + 4 + 8 + 32 = 47

Transformación binario - decimal

Convierta los siguientes números de binario a decimal:

•(01100111)2 = (?)10

•(00101111)2 = (?)10

•(00010101)2 = (?)10

•(01010111)2 = (?)10

Transformación binario - decimal

(28)(28)10 10 = (?)= (?)22

Se realizan divisiones sucesivas por 2

28÷2=14÷2=7÷2=3÷2= 1

0 0 1 1

Se toman los residuos en orden inverso al cálculo de las divisiones, incluyendo el último resultado:

(28)10 = (11100)2

dígito más significativo,

máximo # de divisiones

Transformación decimal - binario

(17)(17)10 10 = (?)= (?)22

Se realizan divisiones sucesivas por 2

17÷2= 8÷2= 4÷2= 2÷2= 1

1 0 0 0

Se toman los residuos en orden inverso al cálculo de las divisiones, incluyendo el último resultado:

(17)10 = (10001)2

Transformación decimal - binario

Convierta los siguientes números de decimal a binario:

•(28)10 = (?)2

•(17)10 = (?)2

•(15)10 = (?)2

•(135)10 = (?)2

•(251)10 = (?)2

•(87)10 = (?)2

•

Transformación decimal - binario

Agrupa secuencias de cuatro bits en un bloque para representar un símbolo.

Cada bloque solo puede contener uno de 16 patrones distintos (24 patrones)

Facilita el tratamiento de la información (bits): Ej: Es más fácil visualizar

–A460EB13 que

–10100100011000001110101100010011..

Notación hexadecimal

Convierta los siguientes números de binario a decimal:

•(01110101)2 = (?)16

•(01101111)2 = (?)16

•(01100111)2 = (?)16

•(00101101)2 = (?)16

•(01101100)2 = (?)16

•(00100111)2 = (?)16

•

Transformación binario - hexadecimal

Patrón Patrón Patrónbinario hexadecimal decimal

0000 0 0 0001 1 1 0010 2 2

1001 9 9 1010 A 10 1011 B 11 1100 C 12 1101 D 13 1110 E 14 1111 F 15

Sistemas numéricos. Equivalencias

•01110101 = 0111 0101 = 75(16) = 117 (10)

•01101111 = 0110 1111 = 6F (16)= 111 (10)

Sistemas de numeración. Equivalencias.

Transformaciones

Hexadecimal – DecimalDecimal – Hexadecimal

Octal – DecimalDecimal – Octal

¿...?

47

Componentes lógicos. Codificación Alfanumérica.

Se usa para representar una cantidad determinada

de símbolos en binario. A cada símbolo le

corresponderá una combinación de un número de

bits.

– ASCII (American Standard Code for Information

Interchange): utiliza 7 u 8 bits 27 u 28 símbolos

– EBCDIC (Extended BCD Interchange Code): símbolo

representado por combinación de 8 bits agrupados

en dos bloques de cuatro

– FIELDATA: bloques de 6 bits. Apenas utilizado.

– UNICODE: permite que un producto software o página

Web, se oriente a múltiples plataformas. Tiene una

48

ASCII

49

EBCDIC

Extended Binary Coded Decimal Interchange Code

Caráct. ASCII EBCDIC Caráct. ASCII EBCDIC Caráct. ASCII EBCDIC

Blanco 20 40 3 33 F3 9 39 F9

“ 22 7F 4 34 F4 A 41 C1

& 26 50 5 35 F5 B 42 C2

0 30 F0 6 36 F6 C 43 C3

1 31 F1 7 37 F7 D 44 C4

2 32 F2 8 38 F8 a 61 81

50

Componentes lógicos. Medida de la información.

Bit: mínima unidad de información (0 ó 1)

Nibble o cuarteto: cto de 4 bits

Byte u octeto: cto de 8 bits

Kilobyte (KB): cto de 1024 bytes 210 bytes

Megabyte (MB): cto de 1024 KB 220 bytes

Gigabyte (GB): cto de 1024 MB 230 bytes

Terabyte (TB): cto de 1024 GB 240 bytes

Petabyte (PB): cto de 1024 TB 250 bytes

Hexabyte (EB): cto de 1024 PB 260 bytes

Zettabyte (ZB): cto de 1024 EB 270 bytes

Yottabyte (YB): cto de 1024 ZB 280 bytes