1. Estructura y funcionamiento de un computador

1. Estructura y funcionamiento de un computador

1. De acuerdo a la funcionalidad, comprendemos que un computador funciona por medio de

   • 1.1 Sistemas numericos
     • Son conjuntos de símbolos y reglas que se utilizan para la representación de datos numéricos y cantidades.
       • La base de cada sistema numerico da la cantidad de simbolos.
       • Pueden ser operados entre ellos.
       • Sistema Decimal
         • Base 10
           • 0,1,2,3,4,5,6,7,8 y 9
       • Sistema Octal
         • Base 8
           • 0,1,2,3,4,5,6 y 7
       • Sistema hexadecimal
         • Base 16
           • 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E y F
       • Sistema Binario
         • Los ordenadores trabajan internamente con dos niveles de voltaje, por lo que su sistema de numeración natural es el sistema binario (encendido 1, apagado 0).
           • Base 2
             • 0 y 1
               • 1.3 Representacion de numeros negativos
                 • Para la mayoría de usos, las computadoras modernas utilizan típicamente la representación en complemento a dos
                   • se aplica generalmente en la resta de la siguiente manera
                     • Se saca complemento a uno: cambiar 0 a 1 y 1 a 0
                       • 1010 - 0101(complemento a 1)
                     • Se aplica el complemento a dos: sumar 1 al complemento a 1
                       • 0101 + 1 = 0110 (complemento a 2)
                   • De esa manera si el numero acarrea es negativo
                     • entendiendo que el acarreo es el bit de signo negativo
               • 1.4 Representación de numero punto flotante
                 • La representación punto flotante usada en los microprocesadores se utiliza para representar números racionales extremadamente grandes y pequeños de una manera muy eficiente
                   • para pasarlo a formato IEEE 754
                     • Se pasa el numero decimal a binario
                       • 171.25 (10) == 10101011,01(2)
                     • se escribe el binario en notacion cientifica
                       • 1,010101101 * 2^7
                     • se convierte al estandar IEEE 754
                       • se coloca el bit de signo
                         • se le suma al exponente 127 ( se le reservan 8 bits)
                           • Se ubica la mantiza, que son los numeros despues de la coma seguido de tantos ceros se requieran para llegar a 23 bits
                       • el numero es positivo
                         • 127 + 7 = 134
                           • 01010110100000000000000 (23 cifras o bits)
                           • 10001110
                             • 01010110100000000000000 (2)
                         • 0
                       • 127.25(10) =
             • 1.5 Operaciones con binarios
               • division
                 • Se divide tradicionalmente
               • multiplicacion
                 • se multiplica normal con tablas de 0 y 1
               • Suma
                 • Se siguen las reglas y se suma
                   • 1+0 = 1, 0+1 = 1, 0+0 = 0 y 1+1 = 0 y acarrea 1
               • resta
                 • se siguen las reglas y se resta.
                   • 1-0= 1, 0-1= 0 y acarrea 1, 1-1= 0 y 0-0 = 0
       • 1.2 Conversiones entre sistemas
         • Números de precisión finita
           • cantidad de dígitos disponibles para representar un número en un computador, que siempre es fijá
             • es imposible representar algunos conjuntos de números enteros, como: Números mayores a 999, números negativos, fracciones, números irracionales y números complejos
         • De decimal a Binario, se divide el decimal entre la base binaria (29
           • de binario a decimal se aplica la fórmula polinómica
         • Formula Polinómica
           • N = a1*b^n + a2*b^n-1 + a3*b^n-2... a-1*b^-1 + a-2*b^-2
             • a = variable, b = base
         • De Decimal a Octal, se divide el decimal entre la base octal (8)
           • De Octal a decimal se aplica la fórmula polinómica
         • De decimal a Hexadecimal, se divide el decimal entre la base hexadecimal (16)
           • De hexadecimal a decimal se aplica la fórmula polinómica

2. La estructura de un computador dividida en dos

   • Software
     • Parte intangible, componentes lógicos.
       • Procesadores de textos, editores gráficos, sistemas operativos, etc.
   • Hardware
     • Parte fisica y tangible de un computador
       • Procesadores, Memoria RAM, etc,
       • 1.10 Estructura de un computador.
         • El Hardware típico de una computadora: Monitor. placa principal, microprocesador (CPU) y zócallo,un módulo de RAM y tres ranuras., dos tarjetas de expansión y tres ranuras., fuente de alimentación., unidad de disco óptico (CD; DVD; BD),unidad de disco duro ó unidad de estado sólido, teclado, ratón.
           • Microprocesador:
             • Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario
           • Disco duro
             • dispositivo de almacenamiento de datos
           • Memoria Ram
             • se utiliza como memoria de trabajo de computadoras para el sistema operativo, los programas y la mayor parte del software.
     • 1.6 Desarrollo historico de "hardware"
       • El ábaco egipcio del grano y del alambre datan del año 500 A.C., una máquina más aritmética
       • Una original calculadora de Pascal (1640) es presentada en el museo de Zwinger. Siguieron las máquinas de Blaise Pascal (la Pascalina, 1642) y de Gottfried Wilhelm von Leibniz (1671). Alrededor 1820, Charles Xavier Thomas de Colmar creó la primera calculadora mecánica exitosa producida en serie, El Aritmómetro de Thomas, que podía sumar, restar, multiplicar, y dividir. Estaba basado principalmente en el trabajo de Leibniz. Las calculadoras mecánicas, como el Addiator de base diez, el Comptómetro, la calculadora Monroe, el Curta y el Addo-X permanecieron en uso hasta los años 1970.
       • En 1833, Charles Babbage avanzó desde desarrollar su máquina diferencial a desarrollar un diseño más completo, la máquina analítica
         • Turing proporcionó una definición de una computadora universal, una construcción que vino a ser llamada máquina de Turing, un dispositivo puramente teórico que formaliza el concepto de ejecución de algoritmo.
           • El microprocesador condujo al desarrollo del microcomputador, computadores pequeños, de bajo costo, que podía ser poseído por individuos y pequeñas empresas. Los primeros microcomputadores aparecieron en los años 1970,

3. 1.7 Primeros computadores

   • Mark 1
     • la primera computadora electrónica del mundo con programa almacenado en la misma máquina.
   • Eniac
     • La computadora podía calcular trayectorias de proyectiles, lo cual fue el objetivo primario al construirla
   • Edsac
     • fue el primer calculador electrónico en el mundo en contar con órdenes internas, aunque no la primera computadora con programas internos
   • UNIVAC 1
     • fue la primera computadora comercial fabricada en Estados Unidos.
   • Von Neumann
     • Describía, a diferencia de como pasaba anteriormente, como podía funcionar un ordenador con sus unidades conectadas permanentemente y su funcionamiento estuviese coordinado desde la unidad de control

4. 1.8 Generaciones del computador

   • Primera generacion
     • 1940 - 1948
       • funcionaban con válvulas
       • tarjetas perforadas para entrar los datos y los programas
       • cilindros magnéticos para almacenar información
   • Segunda generación
     • Usaban transistores para procesar información
     • pequeños anillos magnéticos para almacenar información
     • Producían gran cantidad de calor y eran sumamente lentas
   • Tercera generacion
     • Comienza a utilizarse los circuitos integrados
     • El PDP-8 de la Digital Equipment Corporation fue el primer miniordenador.
   • Quinta generacion
     • Surge la PC tal cual como la conocemos en la actualidad
     • IBM presenta su primera computadora personal y revoluciona el sector informativo
     • desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras.
   • Cuarta generación
     • aparición del microprocesador
     • Cada "chip" puede hacer diferentes tareas. Un "chip" sencillo actualmente contiene la unidad de control y la unidad de aritmética/lógica

5. 1.9 Evolucion de los lenguajes de programacion

   • antes de 1940
     • Los primeros lenguajes de programación preceden a la computadora moderna. Los primeros códigos de computadora estaban especializados según sus aplicaciones. En las primeras décadas del siglo 20, los cálculos numéricos estaban basados en los números decimales.
   • 1940
     • Entre algunos lenguajes importantes que fueron desarrollados en este período se encuentran: 1943 - Plankalkül (Konrad Zuse), diseñado, pero sin implementar durante medio siglo 1943 - el sistema de codificación ENIAC. 1949 - 1954 -- una serie de conjuntos de instrucciones nemotécnicas, como la de ENIAC, comenzando en 1949 con C-10 para BINAC (que luego evolucionaría en UNIVAC). Cada conjunto de instrucciones estaba destinado a un fabricante específico.
   • 1950 - 1968
     • En los cincuenta, los tres primeros lenguajes de programación modernos, cuyos descendientes aún continúan siendo utilizados, son: FORTRAN (1955), creado por John Backus et al.; LISP (1958), creado por John McCarthy et al.; COBOL (1959), creado por el Short Range Committee, altamente influenciado por Grace Hopper.
     • Proporcionó dos innovaciones importantes para los lenguajes de programación: Estructuras de bloques anidadas: las secuencias de código y las declaraciones asociadas se pueden agrupar en bloques sin tener que pertenecer explícitamente a procedimientos separados; Ámbito léxico: un bloque puede tener sus propias variables, procedimientos y funciones, invisible al código fuera de dicho bloque, por ejemplo, ocultamiento de información.
   • 1968 - 1980
     • La mayoría de los paradigmas de lenguajes de programación más importantes y actualmente en uso se inventaron en este período: Simula, fue el primer lenguaje diseñado para apoyar la programación orientada a objetos. C, en principio un lenguaje de programación sistemas . Prolog, diseñado en 1972 por Colmerauer, Roussel y Kowalski, fue el primer lenguaje de programación lógica.
   • 1980- 2000
     • C++ combinaba la programación orientada a objetos y la programación de sistemas
       • el movimiento RISC despertó un mayor interés en la tecnología de compilación de los lenguajes de alto nivel
         • el lenguaje de programación Java se hizo popular debido a su pronta integración con el navegador web Netscape Navigator, y varios lenguajes de scripting alcanzaron un amplio uso en el desarrollo de aplicaciones personalizadas para servidores web.

6. En mis conceptos, un computador esta conformado por hardware y software que se complementan, y funciona por medio del sistema numérico binario, midiendo las tensiones altas y bajas que representamos numéricamente como 0 y 1. Es la herramienta clave para el programador y de gran utilidad para todos los ingenieros.

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