1. Estructura y funcionamiento de un computador

Julian Alfonso
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Mapa mental sobre la estructura y funcionamiento de una computadora

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1. Estructura y funcionamiento de un computador
1 De acuerdo a la funcionalidad, comprendemos que un computador funciona por medio de
1.1 1.1 Sistemas numericos
1.1.1 Son conjuntos de símbolos y reglas que se utilizan para la representación de datos numéricos y cantidades.
1.1.1.1 La base de cada sistema numerico da la cantidad de simbolos.
1.1.1.2 Pueden ser operados entre ellos.
1.1.1.3 Sistema Decimal
1.1.1.3.1 Base 10
1.1.1.3.1.1 0,1,2,3,4,5,6,7,8 y 9
1.1.1.4 Sistema Octal
1.1.1.4.1 Base 8
1.1.1.4.1.1 0,1,2,3,4,5,6 y 7
1.1.1.5 Sistema hexadecimal
1.1.1.5.1 Base 16
1.1.1.5.1.1 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9,A,B,C,D,E y F
1.1.1.6 Sistema Binario
1.1.1.6.1 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).
1.1.1.6.1.1 Base 2
1.1.1.6.1.1.1 0 y 1
1.1.1.6.1.1.1.1 1.3 Representacion de numeros negativos
1.1.1.6.1.1.1.1.1 Para la mayoría de usos, las computadoras modernas utilizan típicamente la representación en complemento a dos
1.1.1.6.1.1.1.1.1.1 se aplica generalmente en la resta de la siguiente manera
1.1.1.6.1.1.1.1.1.1.1 Se saca complemento a uno: cambiar 0 a 1 y 1 a 0
1.1.1.6.1.1.1.1.1.1.1.1 1010 - 0101(complemento a 1)
1.1.1.6.1.1.1.1.1.1.2 Se aplica el complemento a dos: sumar 1 al complemento a 1
1.1.1.6.1.1.1.1.1.1.2.1 0101 + 1 = 0110 (complemento a 2)
1.1.1.6.1.1.1.1.1.2 De esa manera si el numero acarrea es negativo
1.1.1.6.1.1.1.1.1.2.1 entendiendo que el acarreo es el bit de signo negativo
1.1.1.6.1.1.1.2 1.4 Representación de numero punto flotante
1.1.1.6.1.1.1.2.1 La representación punto flotante usada en los microprocesadores se utiliza para representar números racionales extremadamente grandes y pequeños de una manera muy eficiente
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1 para pasarlo a formato IEEE 754
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.1 Se pasa el numero decimal a binario
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.1.1 171.25 (10) == 10101011,01(2)
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.2 se escribe el binario en notacion cientifica
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.2.1 1,010101101 * 2^7
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.3 se convierte al estandar IEEE 754
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.3.1 se coloca el bit de signo
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.3.1.1 se le suma al exponente 127 ( se le reservan 8 bits)
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.3.1.1.1 Se ubica la mantiza, que son los numeros despues de la coma seguido de tantos ceros se requieran para llegar a 23 bits
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.3.2 el numero es positivo
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.3.2.1 127 + 7 = 134
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.3.2.1.1 01010110100000000000000 (23 cifras o bits)
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.3.2.1.2 10001110
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.3.2.1.2.1 01010110100000000000000 (2)
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.3.2.2 0
1.1.1.6.1.1.1.2.1.1.3.3 127.25(10) =
1.1.1.6.1.1.2 1.5 Operaciones con binarios
1.1.1.6.1.1.2.1 division
1.1.1.6.1.1.2.1.1 Se divide tradicionalmente
1.1.1.6.1.1.2.2 multiplicacion
1.1.1.6.1.1.2.2.1 se multiplica normal con tablas de 0 y 1
1.1.1.6.1.1.2.3 Suma
1.1.1.6.1.1.2.3.1 Se siguen las reglas y se suma
1.1.1.6.1.1.2.3.1.1 1+0 = 1, 0+1 = 1, 0+0 = 0 y 1+1 = 0 y acarrea 1
1.1.1.6.1.1.2.4 resta
1.1.1.6.1.1.2.4.1 se siguen las reglas y se resta.
1.1.1.6.1.1.2.4.1.1 1-0= 1, 0-1= 0 y acarrea 1, 1-1= 0 y 0-0 = 0
1.1.1.7 1.2 Conversiones entre sistemas
1.1.1.7.1 Números de precisión finita
1.1.1.7.1.1 cantidad de dígitos disponibles para representar un número en un computador, que siempre es fijá
1.1.1.7.1.1.1 es imposible representar algunos conjuntos de números enteros, como: Números mayores a 999, números negativos, fracciones, números irracionales y números complejos
1.1.1.7.2 De decimal a Binario, se divide el decimal entre la base binaria (29
1.1.1.7.2.1 de binario a decimal se aplica la fórmula polinómica
1.1.1.7.3 Formula Polinómica
1.1.1.7.3.1 N = a1*b^n + a2*b^n-1 + a3*b^n-2... a-1*b^-1 + a-2*b^-2
1.1.1.7.3.1.1 a = variable, b = base
1.1.1.7.4 De Decimal a Octal, se divide el decimal entre la base octal (8)
1.1.1.7.4.1 De Octal a decimal se aplica la fórmula polinómica
1.1.1.7.5 De decimal a Hexadecimal, se divide el decimal entre la base hexadecimal (16)
1.1.1.7.5.1 De hexadecimal a decimal se aplica la fórmula polinómica
2 La estructura de un computador dividida en dos
2.1 Software
2.1.1 Parte intangible, componentes lógicos.
2.1.1.1 Procesadores de textos, editores gráficos, sistemas operativos, etc.
2.2 Hardware
2.2.1 Parte fisica y tangible de un computador
2.2.1.1 Procesadores, Memoria RAM, etc,
2.2.1.2 1.10 Estructura de un computador.
2.2.1.2.1 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.
2.2.1.2.1.1 Microprocesador:
2.2.1.2.1.1.1 Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario
2.2.1.2.1.2 Disco duro
2.2.1.2.1.2.1 dispositivo de almacenamiento de datos
2.2.1.2.1.3 Memoria Ram
2.2.1.2.1.3.1 se utiliza como memoria de trabajo de computadoras para el sistema operativo, los programas y la mayor parte del software.
2.2.2 1.6 Desarrollo historico de "hardware"
2.2.2.1 El ábaco egipcio del grano y del alambre datan del año 500 A.C., una máquina más aritmética
2.2.2.2 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.
2.2.2.3 En 1833, Charles Babbage avanzó desde desarrollar su máquina diferencial a desarrollar un diseño más completo, la máquina analítica
2.2.2.3.1 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.
2.2.2.3.1.1 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
3.1 Mark 1
3.1.1 la primera computadora electrónica del mundo con programa almacenado en la misma máquina.
3.2 Eniac
3.2.1 La computadora podía calcular trayectorias de proyectiles, lo cual fue el objetivo primario al construirla
3.3 Edsac
3.3.1 fue el primer calculador electrónico en el mundo en contar con órdenes internas, aunque no la primera computadora con programas internos
3.4 UNIVAC 1
3.4.1 fue la primera computadora comercial fabricada en Estados Unidos.
3.5 Von Neumann
3.5.1 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
4.1 Primera generacion
4.1.1 1940 - 1948
4.1.1.1 funcionaban con válvulas
4.1.1.2 tarjetas perforadas para entrar los datos y los programas
4.1.1.3 cilindros magnéticos para almacenar información
4.2 Segunda generación
4.2.1 Usaban transistores para procesar información
4.2.2 pequeños anillos magnéticos para almacenar información
4.2.3 Producían gran cantidad de calor y eran sumamente lentas
4.3 Tercera generacion
4.3.1 Comienza a utilizarse los circuitos integrados
4.3.2 El PDP-8 de la Digital Equipment Corporation fue el primer miniordenador.
4.4 Quinta generacion
4.4.1 Surge la PC tal cual como la conocemos en la actualidad
4.4.2 IBM presenta su primera computadora personal y revoluciona el sector informativo
4.4.3 desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras.
4.5 Cuarta generación
4.5.1 aparición del microprocesador
4.5.2 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
5.1 antes de 1940
5.1.1 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.
5.2 1940
5.2.1 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.
5.3 1950 - 1968
5.3.1 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.
5.3.2 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.
5.4 1968 - 1980
5.4.1 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.
5.5 1980- 2000
5.5.1 C++ combinaba la programación orientada a objetos y la programación de sistemas
5.5.1.1 el movimiento RISC despertó un mayor interés en la tecnología de compilación de los lenguajes de alto nivel
5.5.1.1.1 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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