Tema 1: Introducción y Conceptos Básicos Estructura y Contenidos

(1)

Fundamentos de Informática ETSI Industrial 1 Universidad de Málaga José Antonio Gómez Ruiz

1.1. DEFINICIONES: INFORMÁTICA Y ORDENADOR.

1.2. REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN.

1.2.1. Introducción a la codificación.

1.2.2 . Códigos de Entrada / Salida.

1.2.3. Sistemas de numeración posicionales.

1.3. ESTRUCTURA FUNCIONAL DE UN ORDENADOR.

1.3.1. Hardware y Software.

1.3.2. Estructura del hardware: cpu, memoria, buses y periféricos.

1.3.3. Estructura del software: clasificación.

1.4. SISTEMAS OPERATIVOS. CLASIFICACIÓN.

1.5. BASES DE DATOS.

Tema 1:

Introducción y Conceptos Básicos

Estructura y Contenidos

9 Familiarizarse con los términos más comunes empleados en

informática

9 Mostrar la evolución histórica de la computación

9 Introducir el concepto de codificación y mostrar como se

representa la información en un ordenador

9 Mostrar las unidades funcionales de un ordenador, así como su

funcionamiento

9 Explicar las funciones y características principales de los

sistemas operativos

9 Explicar los conceptos básicos de las bases de datos

Tema 1:

Introducción y Conceptos Básicos

(2)

1.1. DEFINICIONES: INFORMÁTICA Y ORDENADOR.

1.2. Representación de la información.

1.2.1. Introducción a la codificación.

1.2.2 . Códigos de Entrada / Salida.

1.2.3. Sistemas de numeración posicionales.

1.3. Estructura funcional de un ordenador.

1.3.1. Hardware y Software.

1.3.2. Estructura del hardware: cpu, memoria, buses y periféricos.

1.3.3. Estructura del software: clasificación.

1.4. Sistemas operativos. Clasificación.

1.5. Bases de Datos.

Tema 1:

Introducción y Conceptos Básicos

Estructura y Contenidos

INFORMÁTICA (INFORmación + autoMÁTICA)

¾

Conjunto de conocimientos científicos y técnicos que posibilitan

el tratamiento automático de la información (RAE)

ORDENADOR

¾

Máquina capaz de procesar información de forma automática

(bajo el control de un programa)

Ordenador

Proceso Informático

Información de

salida o

resultados

Información de

entrada

DEFINICIONES

(3)

1.1. Definiciones: informática y ordenador.

1.2. REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN.

1.2.1. Introducción a la codificación.

1.2.2 . Códigos de Entrada / Salida.

1.2.3. Sistemas de numeración posicionales.

1.3. Estructura funcional de un ordenador.

1.3.1. Hardware y Software.

1.3.2. Estructura del hardware: cpu, memoria, buses y periféricos

1.3.3. Estructura del software: clasificación.

1.4. Sistemas operativos. Clasificación.

1.5. Bases de Datos.

Tema 1:

Introducción y Conceptos Básicos

Estructura y Contenidos

Codificación:

¾

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

a

₀

a

₁

a

₂

a

₃

a

₄

b

₀

b

₁

b

₂

b

₃

b

₄

a

₀

a

₁

a

₂

a

₃

a

₄

b

₀

b

₁

b

₂

b

₃

b

₄

Codificación

f

(

a

₀

)

=

b

₀

Decodificación

f

-1

₍

_b

0

)

=

a

0

INTRODUCCIÓN A LA CODIFICACIÓN

(4)

En un computador, toda la información (instrucciones y datos) se

representa internamente mediante cadenas de

0 y

1 (

código binario

)

Los

0 y

1 son formas de diferenciar dos estados. Normalmente se

representan físicamente como impulsos eléctricos con una

determinada tensión o voltaje, por ejemplo:

¾

el uno representaría una tensión de 3.3 voltios

¾

el cero 0 voltios

letras

dígitos

Instrucciones

1

0 INTRODUCCIÓN A LA CODIFICACIÓN

INTRODUCCIÓN A LA CODIFICACIÓN

Un

bit

(

Binary digiT

) es la unidad elemental de información

¾

es una variable lógica que sólo admite dos valores 0 ó 1

Para representar dos valores es suficiente con un único bits.

¿cuántos bits,

x

, son necesarios para representar

n

valores distintos?

O lo que es lo mismo:

⎡

n

⎤

x

=

log

₂

(5)

Por tanto, con

n

bits se pueden representar 2

n

valores distintos

Se denomina

byte

a la

agrupación de 8 bits

Otras agrupaciones de bits normalmente utilizadas:

¾

Kilobyte (KB) = 2

10

bytes = 1.024 bytes

¾

Megabyte (MB) = 2

20

bytes = 1.048.576 bytes

¾

Gigabyte (GB) = 2

30

bytes = 1.073.741.824 bytes

¾

Terabyte (TB) = 2

40

bytes = 1.099.511.627.776 bytes

m

valores

n

bits

4

256

257

512 2 (2

2 = 4

≥

4)

8 (2

8 = 256

≥

256)

9 (2

9 = 512

≥

257)

9 (2

9 = 512

≥

512)

INTRODUCCIÓN A LA CODIFICACIÓN

Estándares de codificación

¾

Permiten el intercambio de información entre ordenadores de distinto

tipo

Tipos de codificación:

¾

Numéricas:

codifican sólo números (cifras positivas o negativas)

−

Binario puro

−

Signo-magnitud

−

Complemento a la base (complemento a dos)

−

Complemento restringido a la base (complemento a uno)

−

Exceso de un número

−

Coma fija

−

Coma flotante

¾

De texto:

codifican caracteres (

símbolos o grafismo que representa

información legible al ser humano)

INTRODUCCIÓN A LA CODIFICACIÓN

(6)

Códigos de entrada / salida

¾

Asocian a cada símbolo de escritura una determinada

combinación de bits

¾

Existen varios códigos estandarizados: AIKEN, BCD, GRAY,

ASCII, ...

Código ASCII

¾

(American Standard Code for Information Interchange)

¾

Utiliza 7 bits para la codificación de cada símbolo

⇒

128 caracteres

¾

Desarrollado por ANSI (organización americana de estándares)

¾

Adoptado posteriormente por ISO (organización internacional

de estándares) con la nomenclatura

ISO 646

CÓDIGOS DE ENTRADA / SALIDA

Código ASCII

¾

Códigos de control

−

Los 32 primeros (del 0 al 31) y el último (127). No son

imprimibles:

<LF>

(10),

<RC>

(13),

<TAB>

(9),

<ESC>

(27)...

¾

Alfabéticos

−

26 letras consecutivas y ordenadas:

• mayúsculas, del 65 (

‘A’

) al 90 (

‘Z’

)

• minúsculas, del 97 (

‘a’

) al 122 (

‘z’

)

¾

Numéricos

−

10 dígitos consecutivos y ordenados: del 48 (

‘0’

) al 57 (

‘9’

)

¾

Especiales

−

El resto:

‘$’

(36),

‘+’

(43),

‘~’

(126)...

CÓDIGOS DE ENTRADA / SALIDA

(7)

DEL

o

_

O

?

/

US

SI

F

~

n

^

N

>

.

RS

SO

E

}

m

]

M

=

-GS

RC

D

|

l

\

L

<

,

FS

FF

C

{

k

[

K

;

+

ESC

VT

B

z

j

Z

J

:

*

SUB

LF

A

y

i

Y

I

9 )

EM

TAB

9 x

h

X

H

8 (

CAN

BS

8 w

g

W

G

7 ‘

ETB

BEL

7 v

f

V

F

6 &

SYN

ACJ

6 u

e

U

E

5 %

NAK

ENQ

5 t

d

T

D

4 $

DC4

EOT

4 s

c

S

C

3 #

DC3

ETX

3 r

b

R

B

2 “

DC2

STX

2 W

a

Q

A

1 !

DC1

SOH

1 p

`

P

@

0 SP

DLE

NUL

0

7

6

5

4

3

2

1

0 111 0100

74

₍₁₆

116

₍₁₀

Tabla

ASCII

CÓDIGOS DE ENTRADA / SALIDA

Otros códigos normalizados:

¾

Latino 1

(ISO 8859-1)

−

8 bits

⇒

256 caracteres de Europa Occidental

−

Los 128 primeros coinciden con el ASCII

¾

Latino 9

(ISO 8859-15)

−

8 bits

⇒

256 caracteres de Europa Occidental

−

Latino 1 ligeramente modificado. Incluye el euro ( € )

¾

Unicode

(ISO 10646)

−

16 bits

⇒

65536 caracteres (alfabetos orientales)

−

Los 256 primeros coinciden con el Latino 1

−

Se utiliza para Internet

CÓDIGOS DE ENTRADA / SALIDA

(8)

Sistema de numeración:

¾

Sistema de símbolos para representar cantidades y realizar

operaciones aritméticas con ellas

Número:

¾

Concatenación de símbolos que representan una cantidad

Sistema de numeración posicional:

¾

Sistema de numeración en el que la cantidad representada

depende del conjunto de cifras utilizado y de sus posiciones en el

número

Ejemplos :

¾

Arábico: posicional, 1344

¾

Romano: no posicional, MCCCXLIV

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

Sistema de numeración posicional en base

b

:

¾

utiliza un

alfabeto compuesto por

b

símbolos

o cifras. El valor

de cada cifra dentro del número depende de:

−

la cifra

en sí

−

la posición dentro del número

Ejemplo: el sistema decimal (b = 10)

¾

Alfabeto:

{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9}

¾

78,52

₍₁₀

= 7·10

1 + 8·10

0 + 5·10

-1

+ 2·10

-2

Generalizando para cualquier base b:

¾

representación de un número:

...n

₂

n

₁

n

₀

,n

_-1

n

_-2

...

_(b

¾

valor del número:

...

+

₂

⋅

2 +

₁

⋅

1 +

₀

⋅

0 +

₁

⋅

1 +

₂

⋅

2 +

=

⋅

₋

−

₋

−

∑

n

b

n

b

n

b

n

b

n

b

n

b

i

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

(9)

Sistema habituales:

¾

Binario

(

b

= 2)

{0,1}

¾

Octal

(

b

= 8)

{0,1,2,3,4,5,6,7 }

¾

Decimal

(

b

= 10)

{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 }

¾

Hexadecimal

(

b

= 16)

{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E,F}

{0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,a,b,c,d,e,f}

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

Tabla de equivalencia:

7

07 0111

7

6

06 0110

6

5

05 0101

5

4

04 0100

4

3

03 0011

3

2

02 0010

2

1

01 0001

1

0

00 0000

0 Hexadecimal

Octal

Binario

Decimal

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

(10)

Tabla de equivalencia (bis)

F

17 1111

15

10

20 10000

16 E

16 1110

14 D

15 1101

13 C

14 1100

12 B

13 1011

11 A

12 1010

10

9

11 1001

9

8

10 1000

8 Hexadecimal

Octal

Binario

Decimal

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

Conversiones de base 10 a base

b

:

¾

Se realiza el proceso separando la parte entera de la parte

fraccionaria

¾

Parte entera:

se divide sucesivamente entre la base

b

hasta que el

resto de la última división sea menor que

b.

La parte entera

resultante se compone con el último cociente y todos los restos

empezando desde la última división hasta la primera

¾

Parte fraccionaria:

se multiplica sucesivamente por la base

b

hasta que el resultado sea 0.0 ó bien se produzca un periodo (que

se repitan las multiplicaciones). La parte fraccionaria resultante se

compone de las partes enteras resultantes de las multiplicaciones

empezando desde la primera multiplicación hasta la última

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

(11)

Ejemplo:

¾

Pasar

26,1875

₍₁₀

a binario (

b

= 2)

¾

Parte entera:

26 | 2

0 13 | 2

1 6 | 2

0 3 | 2

1

¾

Parte fraccionaria:

0.1875

0.3750

0.7500

0.5000

x 2

0 .3750

0 .7500

1 .5000

1 .0000

¾

26,1875

₍₁₀

=11010.0011

₍₂

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

Pasar los siguientes números en base 10

a las bases indicadas:

0.48 a base 6

__

0.3 a base 6

__

0.3 a base 4

428.16796875

a base 16

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

(12)

Conversiones de cualquier base

b

a base 10:

¾

Dado un número cualesquiera en base

b

:

...n

₂

n

₁

n

₀

,n

_-1

n

_-2

...

_(b

¾

Se evalúa la expresión:

¾

El resultado será el número expresado en base 10.

Ejemplo:

...

+

₂

⋅

2 +

₁

⋅

1 +

₀

⋅

0 +

₁

⋅

1 +

₂

⋅

2 +

=

⋅

₋

−

₋

−

∑

n

b

n

b

n

b

n

b

n

b

n

b

i

) 10 3 2 1 0 1 2 3 4 ) 2

125 ,

20

2

1

2

0

2

0

2

0

2

0

2

1

2

0

2

1

001 ,

10100

=

⋅

+

⋅

+

⋅

+

⋅

+

⋅

+

⋅

+

⋅

+

⋅

=

− − − ) 10 1 2 3 ) 16

9375

,

51367

16

15

7

16

10

16

8

16

12 F

,

7 A

8 C

=

⋅

+

⋅

+

⋅

+

⋅

=

−

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

Conversiones rápidas de base:

¾

cuando se quiere convertir un número de una base origen b

_o

a

una base destino

b

_d

y se satisface que una base es potencia de la

otra

¾

b

_d

= b

_o

k

: basta con agrupar los dígitos del número en base origen

(b

_o

) en grupos de longitud k a derecha e izquierda del punto

decimal y pasar cada uno de estos grupos a la base destino (b

_d

).

Se puede completar la parte entera del número origen con ceros

por la izquierda y la parte fraccionaria con ceros por la derecha si

fuese necesario

¾

b

o

= b

d

k

_{: basta con representar cada dígito del número en la base}

origen (b

_o

) con k dígitos en la base destino (b

_d

)

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

(13)

Ejemplos:

¾

De hexadecimal (b

_o

=16 ) a binario ( b

_d

=2): b

_o

=

(b

_d

)

4

⇒

k = 4

−

1ABC,C4

₍₁₆

= 0001101010111100,11000100

₍₂ ¾

De binario (b

_o

=2 ) a hexadecimal ( b

_d

=16): b

_d

=

(b

_o

)

4

⇒

k = 4

−

010010111011111,10111010

₍₂

= 25DF,BA

₍₁₆ ¾

De octal (b

_o

=8 ) a binario ( b

_d

=2): b

_o

=

(b

_d

)

3

⇒

k = 3

−

537,24

₍₈

= 101011111,010100

₍₂ ¾

De binario (b

_o

=2 ) a octal ( b

_d

=8): b

_d

=

(b

_o

)

3

⇒

k = 3

−

10001101100,110100

₍₂

= 2154,64

₍₈

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

Cuadro resumen de conversiones:

Octal

Binario

Decimal

divisiones y multiplicaciones

d y m

ev. sum.

evaluar sumatorio

grupos 3 bits

evaluar sumatorio

Hexadecimal

Binario

Decimal

divisiones y multiplicaciones

d y m

ev. sum.

grupos 4 bits

Binario

Decimal

divisiones y multiplicaciones

evaluar sumatorio

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

(14)

Pasar el número 12345.6(9 a base 3:

Utilizando base 10 como intermediaria

Mediante cambio rápido de base

Comprobar que se obtienen los mismos resultados

SISTEMAS DE NUMERACIÓN POSICIONALES

1.1. Definiciones: informática y ordenador.

1.2. Representación de la información.

1.2.1. Introducción a la codificación.

1.2.2. Códigos de Entrada / Salida.

1.2.3. Sistemas de numeración posicionales.

1.3. ESTRUCTURA BÁSICA DE UN ORDENADOR.

1.3.1. Hardware y Software.

1.3.2. Estructura del hardware: cpu, memoria, buses y periféricos.

1.3.3. Estructura del software: clasificación.

1.4. Sistemas operativos. Clasificación.

1.5. Bases de Datos.

Tema 1:

Introducción y Conceptos Básicos

(15)

Componente física de un ordenador, hardware:

elementos tangibles

del ordenador (ver figura de la siguiente transparencia)

¾

Unidad central de proceso

(CPU)

¾

Bus del sistema

¾

Memoria

¾

Subsistema de entrada/salida

−

teclado, ratón

−

impresora

−

monitor

−

...

Componente lógica de un ordenador, software:

programas que se

ejecutan en el ordenador

HARDWARE Y SOFTWARE

Principios de la arquitectura de von Newman (1903-1957

†

)

:

¾

Datos e instrucciones se codifican en binario

¾

El ordenador procesa tanto instrucciones como datos, que se

almacenan

conjuntamente en la memoria del ordenador

¾

Un programa es una cadena secuencial

de instrucciones

¾

Existe una instrucción de bifurcacion

condicional (capacidad lógica

binaria) que permita elegir entre dos secuencias de instrucciones a

ejecutar

¾

Estructura del hardware:

Subsistema de

Entrada /Salida

Memoria

(datos+instrucciones)

Unidad de

procesamiento

Buses

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

(16)

Unidad Central de Proceso (CPU):

¾

Controla y realiza la mayoría de las operaciones que se llevan a cabo en

el ordenador

¾

Está compuesta por:

−

Unidad Aritmético Lógica (ALU)

−

Unidad de Control (UC)

−

Registros

• unidades de almacenamiento temporal

• velocidad de lectura y escritura de datos más alta que en la

memoria principal y la caché

(ver figura de la siguiente transparencia)

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

Unidad Central de Proceso (CPU)

direcciones

Registros

ALU

AC

CPU

Unidad de

control

Almacén

temporal

(muy rápido)

datos

control

Señales del control

al resto del sistema

reloj

estado

Procesamiento

aritmético-lógico

Bus del

sistema

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

(17)

Unidad Aritmético Lógica:

¾

Realiza todas las operaciones

−

Aritméticas

−

Lógicas

¾

Componentes:

−

Circuitos operacionales:

circuitos digitales que realizan las

operaciones aritméticas y lógicas

−

Varios registros:

• Acumulador (AC): almacena temporalmente el resultado de las

operaciones

• Registros de almacén

de los operandos

• Registro de estado:

registro especial que indica el estado de la

última operación (si ha sido 0, si ha sido negativo, si ha habido

desbordamiento,...). Se actualiza después de cada operación

aritmético-lógica

AC

estado

ALU

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

Unidad de Control:

¾

Controla y sincroniza todas las unidades funcionales del ordenador

¾

Controla la ejecución de cada instrucción de un programa

¾

Componentes:

−

Registro Contador de Programa

(PC): contiene la dirección de

memoria de la siguiente instrucción a ejecutar

−

Registro de Instrucción (RI), contiene el código de la instrucción

que se está ejecutando

−

El Reloj:

circuito que emite pulsos regulares que permiten

sincronizar el funcionamiento de todos los elementos del

ordenador. A mayor frecuencia, mayor velocidad de ejecución

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

(18)

Unidad de Control

(fases de la ejecución de una instrucción):

1. Búsqueda de la instrucción a ejecutar:

–

Se 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

3. Almacenamiento de los resultados (opcional)

Unidad de

control

reloj

. . .

ciclo reloj

CLK

señales de

control

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

Bus del sistema:

¾

Conjuntos de cables (hilos) que comunican o conectan todas las

unidades funcionales del ordenador

¾

Por cada hilo se transmite un bit

¾

Se subdivide en 3 sub-buses (lógicos):

−

de

direcciones

: transmite direcciones de memoria

−

de

datos

: transmite instrucciones y datos

−

de

control

: trasmite señales para controlar y sincronizar todas las

unidades funcionales del ordenador

¾

Según el tipo de transmisión pueden ser:

−

en

serie

: se transmiten varios bits por el mismo hilo uno detrás de otro.

(usb)

−

en

paralelo

: se transmiten conjuntos de bits a la vez, uno por cada hilo

(puerto impresora)

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

(19)

El

bus del sistema

,

puede tener diferentes

arquitecturas de diseño

:

¾

Configuración de bus único: existe un único bus del sistema que

conecta todas las unidades funcionales del ordenador

−

Inconveniente: los dispositivos de E/S son más lentos que la CPU y la

MP, y tienen velocidades de trabajo distintas entre sí

Bus del sistema

CPU

MP

ES

Velocidad única:

número de

dispositivos limitado

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

¾

Configuración con bus de expansión:

−

Bus local del sistema

: comunica directamente la CPU y la MP. Los

datos se transfieren a la máxima velocidad que permite el procesador

−

Buses de expansión

: comunica la CPU y con los distintos dispositivos.

Se necesitan adaptadores para que pueda existir comunicación entre

los distintos buses. Es más lento que el bus local del sistema

CPU

MP

Bus local del

sistema

ES

Adaptador

ISA

ES

Más rápido

Más lento

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

(20)

Memoria:

¾

Unidad de almacenamiento de instrucciones y datos

¾

Clasificación:

−

Memoria Principal

(MP): es accesible directamente por la CPU a

cualquiera de sus posiciones

• Tecnología electrónica

• Alta velocidad, capacidad limitada, volátil (en general) y de alto

coste

• RAM (Simm, Dim, Sd-Ram,...), ROM (Prom, Eprom)

−

Memoria Secundaria (MS): accesible a través de un controlador de E/S

• Tecnología magnética, óptica, electrónica, ...

• Menor velocidad, mayor capacidad, permanente y de menor coste

• HDD, CD, DVD, PEN-DRIVE, ...

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

Memoria

– Memoria caché: más rápida, de menor capacidad y de mayor coste que

la memoria principal. Se ubica entre la memoria principal y la CPU

Memoria

Secundaria (MS)

Memoria

Principal (MP)

CPU

Caché

Buffer

Si el dato no está

en el buffer se

accede a MS y se

copia un nuevo

trozo

Si el dato no está

en la caché se

accede a MP y se

copia un nuevo

trozo

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

(21)

Memoria Principal:

¾

la CPU tiene una visión

lógica (no física) de la

memoria principal como

un conjunto de posiciones

o celdas donde leer y

escribir que se denomina

mapa de memoria

¾

Cada posición del mapa

de memoria se numera

consecutivamente

mediante una

dirección

,

siendo cada celda una

palabra

mapa de memoria

control

direcciones

datos

S.O.

Proceso 1

Proceso 2

...

BBA0

BBA1

BBA2

BBA3

R/W CS otras

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

Memoria Principal:

¾

La

longitud de palabra

de la memoria principal

suele coincidir con la del

procesador y con el

ancho del bus de datos

(número de hilos)

¾

La

capacidad

de la

memoria viene dada por

el número de hilos,

n

,

del bus de direcciones:

2 n

_palabras

2

16

palabras

32

16

0000 0001 0002 0003 0004 0005 FFFE FFFF

longitud de palabra = 32

bus del

sistema

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

(22)

Subsistema de Entrada / Salida:

¾

Permite a la CPU

comunicarse con distintos

dispositivos o

periféricos

del exterior

¾

Cada tipo de dispositivo

debe conectarse al

sistema a través de un

controlador

bus expansión

MP

UCP

Contr

.

Contr

.

Contr

.

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

Subsistema de Entrada / Salida:

¾

La CPU tiene una visión

lógica de todo el

subsistema de Entrada /

Salida como un

mapa de

E/S

¾

Cada posición del mapa

de E/S se denomina

puerto

¾

Físicamente, los puertos

son posiciones de

memoria dentro de los

controladores

control

mapa de E/S

direcciones

datos

Puertos

Disp. 1

Puertos

Disp. 6

Puertos

Disp. 8

I/O INT otras

ESTRUCTURA DEL HARDWARE

(23)

Criterio: magnitudes físicas

¾

Analógicos:

magnitudes continuas

¾

Digitales:

magnitudes discretas

¾

Híbridos:

magnitudes continuas y discretas

Criterio: propósito

¾

General:

ejecutan cualquier programa (PC)

¾

Específico:

ejecutan siempre el mismo programa (empotrados)

Criterio: potencia

¾

Ordenadores personales

¾

Estaciones de trabajo

(HP

®

, Sun

®

, Silicon

®

, IBM

®

...)

¾

Supercomputadores

( Cray (Silicon

®

), Convex (HP

®

))

CLASIFICACIÓN DE LOS ORDENADORES

¾

Software de Sistemas:

fuerte interacción con el

hardware y la gestión de

recursos

−

Sistemas operativos

−

Traductores

−

Comunicaciones

−

Bibliotecas estándares

−

...

¾

Software de Usuario:

aplicaciones

−

Gestión

−

Ingeniería y ciencia

−

Inteligencia artificial

−

...

Cada capa de software

sólo puede utilizar las

interiores

software de usuario

software de sistemas

S.O.

hardware

CLASIFICACIÓN DEL SOFTWARE

(24)

1.1. Definiciones: informática y ordenador.

1.2. Representación de la información.

1.2.1. Introducción a la codificación.

1.2.2 . Códigos de Entrada / Salida.

1.2.3. Sistemas de numeración posicionales.

1.3. Estructura funcional de un ordenador.

1.3.1. Hardware y Software.

1.3.2. Estructura del hardware: cpu, memoria, buses y periféricos.

1.3.3. Estructura del software: clasificación.

1.4. SISTEMAS OPERATIVOS. CLASIFICACIÓN.

1.5. Bases de Datos.

Tema 1:

Introducción y Conceptos Básicos

Estructura y Contenidos

El Sistema Operativo

(S.O.) es un software de sistemas que

gestiona

el uso eficiente y seguro de los recursos del ordenador

ocultando, en

la medida de lo posible, las dificultades de su utilización

(transparencia)

Los recursos que gestiona el S.O. son

:

¾

Tiempo de procesamiento

(ejecución) en CPU

¾

Memoria principal

¾

Memoria secundaria

¾

Dispositivos de E/S

El usuario accede al S.O. mediante una

línea de comandos

o una

interfaz gráfica

(GUI)

El programador accede mediante

llamadas al sistema

(biblioteca del

S.O.)

SISTEMAS OPERATIVOS

(25)

Modos de operación:

¾

usuario:

acceso restringido y controlado según sus permisos

¾

administrador:

acceso sin restricciones. Concede los permisos

Hardware

sistema operativo

interfaz

usuario

llamadas al

sistema

núcleo

(

kernel

)

usuario

programador

línea de

comandos (texto)

o gráfico (GUI)

biblioteca del

S.O.

SISTEMAS OPERATIVOS

Clasificación de los Sistemas Operativos:

¾

Por el número de procesos:

−

Monotarea:

Ms-Dos

−

Multitarea:

Unix (abierto), VMS (Digital), MVS (IBM), Windows NT/XP

¾

Por el número de usuarios:

−

Monousuario:

Ms-Dos, Windows 3.11 o inferior

−

Multiusuario:

Unix, VMS, Windows NT/XP

¾

Por el número de máquinas en las que se distribuye:

−

Monopuesto:

Unix, Windows

−

Distribuidos:

Novell Netware

SISTEMAS OPERATIVOS

(26)

1.1. Definiciones: informática y ordenador.

1.2. Representación de la información.

1.2.1. Introducción a la codificación.

1.2.2 . Códigos de Entrada / Salida.

1.2.3. Sistemas de numeración posicionales.

1.3. Estructura funcional de un ordenador.

1.3.1. Hardware y Software.

1.3.2. Estructura del hardware: cpu, memoria, buses y periféricos.

1.3.3. Estructura del software: clasificación.

1.4. Sistemas Operativos: Clasificación.

1.5. BASES DE DATOS.

Tema 1:

Introducción y Conceptos Básicos

Estructura y Contenidos

Sistema tradicional de datos

Agrupación de

datos independientes entre sí

,

que

necesitan programas

dedicados para

acceder a ellos de forma

manual o automática

.

profesores

alumnos

asignaturas

titulaciones

programa

profesores

programa

alumnos

programa

asignaturas

programa

titulaciones

BASES DE DATOS

(27)

Sistema tradicional de datos

¾

Redundancia de datos.

¾

Inconsistencia de datos.

¾

Dificultad de acceso.

¾

Problemas de seguridad.

¾

Difícil acceso concurrente.

¾

Datos repartidos y aislados.

BASES DE DATOS

Base de datos

Sistema gestor de base de datos

Agrupación de

datos relacionados entre sí,

organizados de manera que puedan

accederse de forma

automática

.

Colección de programas

que acceden a los

datos de una BD de forma

fácil y eficiente

.

BASES DE DATOS

(28)

Sistema gestor de base de datos

¾

Interactúa con el sistema operativo permitiendo un

fácil acceso

al usuario.

¾

Garantiza la

consistencia

y

no redundancia

de la

información.

¾

Implanta los requisitos de

seguridad

.

¾

Copias de seguridad frente a

fallos

.

¾

Control de la

concurrencia

.

BASES DE DATOS

Lenguaje de definición de datos

¾

Suele utilizarlo el

administrador

de la BD.

Lenguaje de

manipulación

de datos

¾

Suele utilizarlo el

usuario

de la BD.

Lenguaje que

describe

la estructura y el

acceso a los datos de un BD.

Lenguaje para consultar, insertar, modificar y

eliminar datos de una BD.

BASES DE DATOS

(29)

Bases de datos relacionales

¾

Se basan en

relaciones

entre las distintas

entidades

de toda la base de datos.

Edgar F.

Codd

,

químico-matemático

ING, 1923-2003.

DNI

nombre

dirección

fecha_nacim

fecha_ingreso

profesores

código

nombre

DNI profesor

titulación

curso

asignaturas

DNI

nombre

fecha_ingreso

titulación

códigos asig.

alumnos

entidad

atributos

centro

códigos asig.

DNI profesores

titulaciones

claves

BASES DE DATOS

Bases de Datos Relacionales

. Definiciones:

¾

Relación o Tabla:

Lista de valores con un nombre, donde

cada valor es una fila, compuesto por 1 o más columnas.

−

Fila o Tupla:

Hecho que corresponde a una entidad o relación en el

mundo real. Sin repeticiones.

−

Columna o Atributo:

Valor relacionado con ese hecho, sobre un

aspecto particular.

J

Todos los valores de una columna son del mismo tipo o dominio, y

aceptan el valor nulo (

NULL

) para indicar ignorancia.

Nombre Altura Peso Santiago 1.79 78 Jesús 1.82 80 María NULL 61

Tabla

"Personas":

BASES DE DATOS

(30)

Llave Primaria:

Conjunto de atributos mínimo, que no se repite su

valor en filas distintas, i.e. que es ÚNICO para cada fila de una tabla.

¾

Si hay varias llaves primarias se escoge una, y las demás se llamarán Llaves

Candidatas.

¾

Las llaves primarias no pueden tomar valores

NULL

.

¾

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.

−

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

BASES DE DATOS

Llave Externa:

Atributos de una tabla que son Llave Primaria en otra tabla, a la

que hacen referencia. Enlazan una relación con otra y garantizar que los datos

sean correctos.

¾

Ejemplo: Las llaves externas apuntan con flechas a las llaves primarias a las que hacen

referencia.

- Dpto:

- Empleado:

Dpto

NumDpto Nombre NIFDirector Fecha_inicio

Empleado

NIF Nombre Direccion Salario Dpto NIFSupervisor

NumDpto Nombre NIFDirector Fecha_inicio 1 Investigación 12345678Z 26-6-2003

2 Personal 87654321X 3-8-1970

NIF Nombre Direccion Salario Dpto NIFSupervisor 12345678Z 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