Conceptos Fundamentales
Un ordenador es una máquina universal electrónica de procesamiento de la información en forma digital.
Estructura de un Ordenador
En un ordenador se debe distinguir entre hardware y software.
- Hardware: Estructura física, formada principalmente por componentes electrónicos.
- Software: Conjunto de instrucciones que indican al ordenador cómo debe ser modificada la información introducida para generar otra información de salida. El software corresponde a los programas informáticos.
Está compuesto por una serie de elementos que le permiten recibir información, procesarla y emitir los resultados. Se pueden distinguir tres partes fundamentales:
- El procesador, o CPU: Es el cerebro del ordenador.
- La memoria principal: En ella se almacenan programas y datos.
- Los periféricos: Son dispositivos que controlan la entrada y salida de información.
Las tres partes fundamentales se articulan en torno a unas vías de comunicación, que se llaman buses. Los buses transportan grupos de bits a intervalos de tiempo determinados. Hay tres tipos de buses:
- Bus de datos: Por él se transmiten los datos que se han de transferir.
- Bus de direcciones: Gracias a ellos se determinan los puntos de partida y destino de cada información.
- Bus de control: Transmite señales eléctricas que permiten la correcta coordinación entre los distintos elementos.
El Procesador (CPU)
- Cerebro y corazón del ordenador.
- Circuito integrado.
- Realiza las operaciones a gran velocidad y controla los procesos que se realizan (cálculos, control de acceso a periféricos, …).
- Partes de la CPU: Unidad de Control (UC) y Unidad Aritmético-Lógica (ALU).
Características del Procesador
- Capacidad de procesamiento: Juego de instrucciones y tamaño del bus de datos.
- Capacidad de manipulación de memoria: Tamaño del bus de direcciones.
- Velocidad de procesamiento: Ciclo de reloj (GHz) y tamaño del bus de datos.
La Memoria Principal
Está constituida por dos tipos de memoria: Memoria ROM y Memoria RAM.
Memoria ROM
- Memoria de solo lectura (grabada por el fabricante).
- No volátil.
- Acceso aleatorio.
En esta memoria están almacenados los programas esenciales para controlar el funcionamiento de los dispositivos internos y de la entrada/salida de datos. En los PCs se denomina BIOS (Sistema Básico de Entrada/Salida).
Memoria RAM
- Memoria de lectura y escritura.
- Volátil.
- Acceso aleatorio.
Funcionamiento: Se copia en la RAM el programa que vamos a utilizar, el procesador lee paso a paso todas las instrucciones del programa, y se almacenan en la RAM los resultados de la ejecución.
Memoria Caché
Es una pequeña memoria RAM de acceso mucho más rápido. Se utiliza para agilizar determinadas operaciones que requieren numerosos accesos a memoria.
Los Periféricos
Son unidades o dispositivos a través de los cuales la CPU se comunica con el mundo exterior y con los sistemas de almacenamiento de datos, o memoria secundaria (disco duro, CD-ROM, …).
Tipos de Periféricos
- Periféricos de entrada: Teclado, ratón, escáner, micrófono, cámaras de fotos, …
- Periféricos de salida: Monitor, impresora, altavoces, …
- Periféricos de almacenamiento: Discos magnéticos (disco duro), discos ópticos, …
Software
Tipos de Software
El software para un ordenador está jerarquizado en una serie de niveles. Cada nivel se apoya en el anterior.
Niveles de Software
- Primer nivel: Sistema operativo.
- Segundo nivel: Lenguajes de programación.
- Tercer nivel: Programas de aplicación o de utilidades básicas.
Primer Nivel: Sistema Operativo
Es el encargado de resolver todas las operaciones básicas del ordenador:
- Comunicación con los dispositivos de E/S.
- Gestión de los procesos llevados a cabo por el microprocesador.
- Administración de la memoria y almacenamiento de datos.
- Sistemas de carpetas y archivos.
- Gestión de las comunicaciones.
Segundo Nivel: Lenguajes de Programación
Son programas creados para construir programas. Ejemplo: Un compilador de C.
Tercer Nivel: Programas de Aplicación o de Utividades Básicas
Son aplicaciones que normalmente han sido construidas utilizando un lenguaje de programación. Una aplicación es un programa cuyo propósito es ayudar al usuario a realizar una tarea.
La mayor parte del software es de este tipo. Se puede distinguir entre los siguientes tipos:
- Aplicaciones de publicación electrónica (procesadores de texto, entornos de desarrollo web, …).
- Aplicaciones de cálculo numérico (hojas de cálculo, contabilidad, …).
- Aplicaciones de almacenamiento de información (bases de datos).
- Aplicaciones de telecomunicaciones y redes (navegadores, correo, …).
- Aplicaciones gráficas de diseño (vectorial, 2D, 3D, …).
- Aplicaciones multimedia.
Introducción a los Lenguajes de Programación
Definiciones Clave
- Instrucción: Es un conjunto de símbolos que representan una orden a ejecutar por el ordenador.
- Programa: Es un conjunto ordenado de instrucciones que se dan al ordenador para que realice una determinada tarea.
- Lenguaje de programación: Es el conjunto de símbolos, reglas e instrucciones que son utilizados para construir un programa.
Lenguaje Máquina o Código Máquina
Está formado por ceros y unos (0 y 1).
Características
- El lenguaje máquina depende de cada ordenador. Por tanto, es un lenguaje fuertemente “acoplado” al ordenador.
- Realiza operaciones elementales.
- Es muy laborioso programar directamente en lenguaje máquina.
- Conjunto de instrucciones muy limitado, a diferencia de los lenguajes de alto nivel.
No es lo mismo lenguaje máquina que ensamblador, que también es un lenguaje de bajo nivel.
Lenguajes de Alto Nivel
Son más cercanos al lenguaje humano.
Características
- No dependen del ordenador.
- Dispone de instrucciones más complejas que realizan operaciones más complejas.
- Conjunto amplio de instrucciones.
- Mayor facilidad de programación con ellos.
Ejemplos de Lenguajes de Programación
- Lenguajes de alto nivel: Java, Ada, Pascal, Cobol, Fortran, Basic, …
- Lenguajes de medio nivel: C, Forth, …
- Lenguajes de bajo nivel: Ensamblador.
Traductores de Lenguaje
Son programas que traducen los programas escritos en un determinado lenguaje de programación a código máquina.
Hay dos tipos: compiladores e intérpretes.
- Compiladores: Traducen el programa a código máquina, de una sola vez.
- Intérpretes: Van cogiendo instrucción por instrucción, traduciéndola y ejecutándola.