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Estructura del computador

Computador

Un computador se divide fundamentalmente en dos partes: el Hardware y el Software. El hardware es la parte física del computador, la parte tangible; es decir aquello que podemos tocar del computador. El software es la parte lógica del computador, es decir el conjunto de instrucciones que le ordenan al hardware que tarea debe realizar.

Arquitectura del Hardware
 —  El Hardware es la parte tangible del computador, aquella que se puede palpar. Los componentes Hardware se refiere a las partes físicas y accesorios complementarios que componen la Unidad Central de Procesamiento (CPU) así como a los dispositivos externos, tales como, monitor, impresora, teclado, mouse, cornetas. Si vemos el computador como una estructura de hardware, notaremos que esta constituido por dispositivos, que clasificaremos según la función que desempeñen.
Dispositivos de entrada

Son todos aquellos que permiten la entrada de datos a un computador. Entre estos encontramos: el teclado, el ratón, el escáner, el micrófono, la cámara web, el capturador de y firma digitales o lápices ópticos, memorias usb, cd, dvd.

Dispositivos de Salida




Dispositivos de almacenamiento

—  Son todos aquellos que permiten almacenar los datos en el computador. Ente estos encontramos: el disquete, el disco duro (interno y externo), el CD, el DVD, la memoria USB, etc.
Dispositivos de Comunicación

—  Son todos aquellos que realizan las operaciones y controlan las demás partes del computador. Entre estos encontramos: la Unidad Central de Procesamiento, la memoria y el bus de datos.
Dispositivos de Computo

La Memoria
Es la encargada de almacenar toda la información que el computador está usando.Las hay de tres tipos y son:
Memoria RAM

—La memoria RAM tiene como función cargar toda aquella información que se esté usando mientras trabajamos en el ordenador, una vez apaguemos el equipo ésta se borra. 

Memoria ROM

Su funcionalidad, tal como hemos dicho, es la de verificar el correcto funcionamiento de un Hardware específico, o bien realizar tareas de gestión que permitan reconocer e iniciar un Sistema Operativo, además de verificar la presencia o ausencia de determinados Dispositivos de Entrada (por el caso de que no tengamos un Teclado conectado, por ejemplo, emitiendo una alerta de este problema) o bien de un Dispositivo de Salida.Memoria Caché


Su funcionamiento consiste en generar un Almacenamiento Duplicado de Datos, esto es, que un dato accede por primera vez a esta memoria, y es almacenado temporalmente para agilizar un futuro acceso al mismo, renovándose constantemente a medida que agregamos más información, y agilizando notoriamente los procesos.
Tarjeta Madre o Board

—Conocida como placa madre o tarjeta madre (del inglés motherboard o mainboard) es una placa de circuito impreso a la que se conectan los componentes que constituyen la computadora u ordenador.
La Bios

Circuito integrado de configuración de la board, este posee toda información de la placa madre, si este se daña es difícil su reparación ya que no se encuentran en el mercado esté integrado.

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Fundamentos informáticos

Antecedentes Históricos

Por siglos el hombre a tratado de usar fuerzas y artefactos de diferentes tipos para realizar sus trabajos para hacerlos más simples y rápidos.

El ábaco

abaco

Quizás fue el primer dispositivo mecánico de contabilidad que existió. Se ha calculado que tuvo su origen hace al menos 5000 años y su efectividad ha soportado la prueba del tiempo.

Maquina aritmética

La pascalina fue la primera calculadora que funcionaba a base de ruedas y engranajes, inventada en 1642 por el filósofo y matemático francés Blaise Pascal (1623-1662).maquina

Maquinas Mecánicas

Maquina analítica

La máquina analítica, es el diseño de un computador moderno de uso general realizado por el profesor británico de matemáticas Charles Babbage en el año 1831, que representó un paso importante en la historia de la computación la cual permitía ejecutar cualquier operación sin intervención humana en el proceso de cálculo.

analitica

Maquinas electrónicas

Durante este tiempo, muchos de las culturas del mundo fueron avanzando, pasando de ser sociedades basadas en la agricultura a sociedades basadas en la industria. Con estos cambios vinieron los avances matemáticos y en ingeniería, las cuales hicieron posible maquines electrónicas que podían resolver complejos argumentos lógicos.

1ra Generación

Válvulas de vació

Los computadores mecánicos tenían grandes dificultades para conseguir aumentar su velocidad de cálculo, debido a la inercia de los elementos móviles. Por ello el uso de válvulas de vacío supuso un gran paso adelante en el desarrollo de los computadores, tanto en velocidad como en fiabilidad. 

valvulas

MARK-I (1944) 

En 1939, en los laboratorios que la IBM poseía en los Estados Unidos comenzó el desarrollo del Mark I, que se convertiría en el primer ordenador digital electromecánico construido en ese país. Oficialmente llamado Automatic Sequence Controlled Calculator y diseñado por el matemático de Harvard Howard Aiken.

MARK

Sistemas numéricos

Las ciencias de la computación y la informática son disciplinas que se encargan del estudio sistemático de los procesos algorítmicos que describen y transforman información. En una computadora la información está almacenada en forma de bits en una memoria. Para que la máquina pueda acceder a ella y pueda comprender la información, es necesario codificarla en datos numéricos.

Un sistema numérico computacional es una serie de símbolos y reglas encargadas de la construcción de números válidos, las características de estos sistemas varían dependiendo del sistema a analizar. Básicamente los sistemas se diferencian por el número de símbolos permitidos, por ejemplo, el sistema binario consta de dos dígitos, el cero y el uno; el octal consta de ocho dígitos; el decimal de diez dígitos; y el hexadecimal de dieciséis dígitos. En el lenguaje computacional el sistema binario es el más adecuado debido a que trabajan internamente con dos niveles de voltaje, encendido y apagado, 0: apagado y 1: =encendido.

Un número binario puede ser representado por cualquier secuencia de bits. Un bit es un dato que puede tener dos valores, ya sea uno o cero, por lo tanto, con un bit podemos representar solamente dos valores, si queremos representar o codificar más información en un dispositivo digital, necesitamos una mayor cantidad de bits. Si usamos dos bits, tendremos cuatro combinaciones posibles, si usamos tres bits tendremos ocho posibles combinaciones, etc. En general se puede representar hasta 2n2n valores diferentes donde nn es el número de bits necesarios.

Las máquinas llevan a cabo operaciones básicas que son fundamentales para su funcionamiento, de esto dependerá la manipulación y almacenamiento físico de la información.

La siguiente tabla nos muestra las equivalencias en los sistemas binario, hexadecimal y octal, de los primeros quince números naturales en el sistema decimal.

Conversión entre binarios y decimales, binario a octal y de binario a hexadecimal

Binario a decimal

Para realizar la conversión de binario a decimal, realice lo siguiente:

  1. Inicie por el lado derecho del número en binario, cada número multiplíquelo por 2 y elévelo a la potencia consecutiva (comenzando por la potencia 0).
  2. Después de realizar cada una de las multiplicaciones, sume todas y el número resultante será el equivalente al sistema decimal.

Ejemplos:

  • 110101 (binario) = 53 (decimal). Proceso:
1*(2) elevado a (0)=1
0*(2) elevado a (1)=0
1*(2) elevado a (2)=4
0*(2) elevado a (3)=0
1*(2) elevado a (4)=16
1*(2) elevado a (5)=32
La suma es: 53
  • 10010111 (binario) = 151 (decimal). Proceso:
1*(2) elevado a (0)=1
1*(2) elevado a (1)=2
1*(2) elevado a (2)=4
0*(2) elevado a (3)=0
1*(2) elevado a (4)=16
0*(2) elevado a (5)=0
0*(2) elevado a (6)=0
1*(2) elevado a (7)=128
La suma es: 151
  • 110111 (binario) = 55 (decimal). Proceso:
1*(2) elevado a (0)=1
1*(2) elevado a (1)=2
1*(2) elevado a (2)=4
0*(2) elevado a (3)=0
1*(2) elevado a (4)=16
1*(2) elevado a (5)=32
La suma es: 55

Decimal a binario

Se divide el número decimal entre 2 cuyo resultado entero se vuelve a dividir entre 2 y así sucesivamente. Una vez llegados al 1 indivisible se cuentan el último cociente, es decir el uno final (todo número binario excepto el 0 empieza por uno), seguido de los residuos de las divisiones subsiguientes. Del más reciente hasta el primero que resultó. Este número será el binario que buscamos. A continuación se puede ver un ejemplo con el número decimal 100 pasado a binario.

100 |_2
 0   50 |_2
      0  25 |_2         --> 100  1100100
          1  12 |_2
              0  6 |_2
                 0  3 |_2
                    1  1


Otra forma de conversión consiste en un método parecido a la factorización en números primos. Es relativamente fácil dividir cualquier número entre 2. Este método consiste también en divisiones sucesivas. Dependiendo de si el número es par o impar, colocaremos un cero o un uno en la columna de la derecha. Si es impar, le restaremos uno y seguiremos dividiendo por dos, hasta llegar a 1. Después sólo nos queda tomar el último resultado de la columna izquierda (que siempre será 1) y todos los de la columna de la derecha y ordenar los dígitos de abajo a arriba. Y luego se haría un cuadro con las potencias con el resultado.

Ejemplo:

100|0
 50|0
 25|1   --> 1, 25-1=24 y seguimos dividiendo por 2
 12|0
  6|0
  3|1
  1|1   --> 100  1100100

Y también tenemos otro método el método de distribución en el que distribuimos el número decimal y podemos tener el resultado en binario, trabaja de la siguiente manera tenemos el número 151 lo que tenemos que hacer es distribuir este número buscando el número más próximo; en este caso es 128 así que en la casilla donde hay capacidad de contener el número que tenemos lo vamos marcando. y en las casillas que no empleamos las marcaremos con un 0.

Ejemplo:

  2^0=   1|1
  2^1=   2|1
  2^2=   4|1
  2^3=   8|0
  2^4=  16|1
  2^5=  32|0
  2^6=  64|0
  2^7= 128|1           128+16+4+2+1=151
  2^8= 256|0

Y sucesivos.

Binario a octal

Para realizar la conversión de binario a octal, realice lo siguiente:

1) Agrupe la cantidad binaria en grupos de 3 en 3 iniciando por el lado derecho. Si al terminar de agrupar no completa 3 dígitos, entonces agregue ceros a la izquierda.

2) Posteriormente vea el valor que corresponde de acuerdo a la tabla:

Número en binario000001010011100101110111
Número en octal01234567

3) La cantidad correspondiente en octal se agrupa de izquierda a derecha.

Ejemplos:

  • 110111 (binario) = 67 (octal). Proceso:
111 = 7
110 = 6
Agrupe de izquierda a derecha: 67
  • 11001111 (binario) = 317 (octal). Proceso:
111 = 7
001 = 1
11 entonces agregue un cero, con lo que se obtiene 011 = 3
Agrupe de izquierda a derecha: 317
  • 1000011 (binario) = 103 (octal). Proceso:
011 = 3
000 = 0
1 entonces agregue 001 = 1
Agrupe de izquierda a derecha: 103.

Octal a binario

Cada dígito octal se lo convierte en su binario equivalente de 3 bits y se juntan en el mismo orden. Ejemplo:

  • 247 (octal) = 010100111 (binario). El 2 en binario es 10, pero en binario de 3 bits es Oc(2) = B(010); el Oc(4) = B(100) y el Oc(7) = (111), luego el número en binario será 010100111.

Binario a hexadecimal

Para realizar la conversión de binario a hexadecimal, realice lo siguiente:

1) Agrupe la cantidad binaria en grupos de 4 en 4 iniciando por el lado derecho. Si al terminar de agrupar no completa 4 dígitos, entonces agregue ceros a la izquierda.

2) Posteriormente vea el valor que corresponde de acuerdo a la tabla:

Número en binario0000000100100011010001010110011110001001101010111100110111101111
Número enhexadecimal0123456789ABCDEF

3) La cantidad correspondiente en hexadecimal se agrupa de izquierda a derecha.

Ejemplos:

  • 110111010 (binario) = 1BA (hexadecimal). Proceso:
1010 = A
1011 = B
1 entonces agregue 0001 = 1
Agrupe de izquierda a derecha: 1BA
  • 11011110101 (binario) = 6F5 (hexadecimal). Proceso:
0101 = 5
1111 = F
110 entonces agregue 0110 = 6
Agrupe de izquierda a derercha: 6F5

Hexadecimal a binario

Ídem que para pasar de hexadecimal a binario, solo que se remplaza por el equivalente de 4 bits, como de octal a binario.