viernes, 6 de mayo de 2011

La Computadora como una Caja Negra

Puede pensar en una computadora como un procesador de datos. Una computadora actúa como una caja negra que acepta datos de entrada, procesa los datos y crea de datos de salida. Aunque este modelo puede definir la funcionalidad de una computadora hoy día, es demasiado general. Bajo este modelo, una calculadora de bolsillo también es una computadora.
Otro problema con este modelo es que no especifica el tipo de procesamiento o si es posible mas de un tipo de procesamiento. En otras palabras, no queda claro cuántos tipos de conjuntos de operaciones puede realizar una maquina basada en este modelo.
Un mejor modelo para una computadora de propósito añade un elemento extra a la computadora: el programa. Un programa es un conjunto de instrucciones que indican a la computadora que hacer con los datos. En los primeros días de las computadoras, las instrucciones se ejecutaban al cambiar el cableado o apagar y encender una serie de interruptores.

Modelo de Von Neumann

El modelo examina el interior de la computadora (la caja negra) y define como se realiza el procesamiento. El modelo define una computadora como cuatro subsistemas: Memoria, unidad lógica, aritmética, unidad de control y entrada/salida.

1. Memoria: Es el aria de almacenamiento, donde los programas y los datos se almacenan durante el procesamiento y los datos se almacenan durante el procesamiento.

2. La Unidad Lógica Aritmética: Es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre dos números.

3. Unidad de control: Determina las operaciones de la memoria de la Alu y del subsistema de entrada/Salida.

4. Entrada/Salida: El subsistema de entrada acepta datos de entrada y el programa desde el exterior de la computadora: el subsistema de salida envía el resultado del procesamiento al exterior.


Hardware de la Computadora

Una computadora física debe incluir los cuatro componentes, a los que se hace referencia como hardware de la computadora, definidos por von Neumann. Pero usted puede tener diferentes tipos de memoria, diferentes tipos de subsistemas de entrada/salida, y así por el estilo y así por el estilo.
Tipos de datos son:
Texto, Numero, Imagen, Audio, Video

Datos Dentro de la Computadora

Todo tipo de datos que entran del exterior a una computadora se transforman en esta representación uniforme cuando se almacenan en una computadora y se vuelven a transformar en su representación original cuando salen de la computadora. La convención es representar el estado de encendido como 1 y el estado de apagado como 0.

Notación Hexadecimal

Como los números binarios eran cada vez más largos, se tuvo que introducir una nueva base: numeración hexadecimal.
El sistema numérico hexadecimal utiliza la base 16, de manera que después de los primeros 10 dígitos vienen las primeras seis letras: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F.

Decimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15
Hexadecimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 A B C D E F
Binario 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001 1010 1011 1100 1101
Fundamentos de los bits
De un modo u otro, en el mundo de las computadoras, la información es digital: esto significa que está hecha de unidades contables, separadas(dígitos) de modo que puede subdividirse. En muchas situaciones, la gente necesita reducir la información a unidades mas simples para usarla con eficacia.

Números Binarios

En una computadora toda la información (instrucciones de programas, imágenes, texto, sonidos o valores matemáticos) es representada por patrones de conmutadores microscópicos. En la mayoría de los casos, estos grupos de conmutadores representan números o códigos numéricos. El conmutador de fabricación mas fácil es el que conmuta entre on y off: tiene solo dos posiciones on y off, como un conmutador de luz ordinario. Es la clase de conmutador utilizado en las computadoras modernas.
En el sistema numérico decimal, la posición de un digito es importante: en el numero 7.357 el 7 de la izquierda representa siete mil y el otro representa 7 unidades. El uso de conmutadores para representar números sería fácil de entender si los conmutadores tuvieran 10 posiciones (0 a 9).

Bits como Números


Como las computadoras están hechas de dispositivos de conmutación que reducen toda la información a ceros y unos. Representan números utilizando el sistema numérico binario, un sistema que denota todos los números con combinaciones de dos dígitos. Igual que el sistema numérico decimal que usamos todos los días, el sistema numérico binario tiene reglas claras, coherentes, para cada operación aritmética.

Bits como códigos

Las computadoras actuales trabajan tanto con texto como con números. Para que las palabras, las frases y los párrafos encajen en la circuitería únicamente binaria de la computadora, los programadores han diseñado códigos que representan cada letra, digito y carácter especial como una cadena única de bits.

El código mas utilizado, ASCIL (código normalizado americano para el intercambio de información, Amercican Standard Code For Information Interchange), representa cada carácter como un código único de 8 bits. De una cadena de 8 bits. Pueden sacarse 256 patrones ordenados únicos suficiente para hacer códigos únicos para 26 letras (mayúsculas y minúsculas) , 10 dígitos y una variedad de caracteres especiales.

Bits como instrucciones en programas

Hasta ahora hemos tratado de los modos en que los bits representan datos. Pero otra clase de información es igualmente importante: los programas que le indican que hacer con los datos que se le proporcionan. La computadora almacena los programas como conjuntos de bits, justo igual como almacena los datos Las instrucciones del programa, como los caracteres, están representadas en notación binaria mediante el uso de códigos.

Bits, Bytes y Palabras que Zumban

Intentar aprender de computadoras examinando su funcionamiento a nivel de los bits es como intentar aprender sobre la apariencia de la la gente o sus actos estudiando las células humanas; hay allí mucha información, pero no es el modo mas eficaz de hallar lo que necesita saber. Afortunadamente, las personas pueden utilizar las computadoras sin pensar en los bits. Sin embargo, alguna terminología relacionada con los bits viene en el funcionamiento cotidiano de la computadora.
Byte: Grupo lógico de 8 bits. Sin trabaja sobre todo con palabras puede considerar un byte como un carácter del texto codificado en ASCIL.
Kb(kilobyte o K): Unos 1.000 bytes de información. Por Ejemplo, se necesitan unos 5 k de almacenamiento para contener 5.000 caracteres de texto ASCIL.)

MB(Megabyte o Mega): Aproximadamente 1.000 KB o 1 millón de bytes.

GB(Gigabyte o Giga): Aproximadamente 1.000 MB.

TB(Terabyte): Aproximadamente 1 millon de MB o 1 Billon de Bytes. Esta masiva unidad de medida se aplica a los mayores dispositivos de almacenamiento disponibles actualmente.

PB(Petabyte): Este valor astronómico es el equivalente a 1.024 terabytes o 1000 billones de bytes. Aunque es improbable que nadie sea capaz de almacenar por ahora 1PB de datos en su PC domestico, vamos definitivamente en esa dirección.

El Corazón de la Computadora

CPU y Memoria

Puede parecer extraño pensar en los cajeros automáticos, las consolas de videojuegos y las supercomputadoras como en procesadores de bits. Pero sea cual sea su aspecto ante el usuario, una computadora digital es en su núcleo un conjunto de conmutadores anloff diseñados patrones de bits(entrada) y esta sigue las instrucciones para transformar esa entrada en un patrón diferente de bits (salida) que devolver al usuario.

La CPU: La Computadora Real

La CPU a menudo llamada solo procesador, realiza las transformaciones de entrada en salida. Cada computadora tiene al menos una CPU para interpretar y ejecutar las instrucciones de cada programa, para hacer las manipulaciones aritméticas y lógicas de datos, y para comunicarse con las otras partes del sistema indirectamente a través de la memoria
Un microprocesador moderno o CPU, es un conjunto extraordinariamente complejo de circuitos electrónicos. En una computadora de escritorio la CPU esta junto con otros chips y componentes electrónicos en un panel de circuitos. El panel de circuitos que contiene la CPU se llama Placa Madre o Placa Base.

Compatibilidad

No todo el software es compatible con todas las CPU; es decir el software escrito para un procesador generalmente no funcionara con otro. Cada procesador tiene un conjunto de instrucciones integrado, un vocabulario de instrucciones que el procesador puede de ejecutar. Las CPU de la misma familia de productos están generalmente diseñadas para que los procesadores más recientes puedan procesar todas las instrucciones que aceptaban los modelos anteriores.

Formatos de Archivos

Ala manera en que los datos se almacenan en un archivo se le denomina formato de archivo( o tipo de archivo) y se indica con la extensión del nombre del archivo. La mayoría de los usuarios de computadoras captan la idea de que una extensión proporciona una pista de la aplicación de software necesaria para abrir el archivo.

Algunos sistemas operativos hacen buen trabajo al apartar a los usuarios de las complejidades de los formatos de archivos. Por ejemplo, Windows usa una lista de asociación de archivos para vincular una extensión con el software de aplicaciones correspondiente. Esta practica función permite abrir un archivo de datos sin lanzar primero una aplicación, basta con hacer dable clic en el archivo en el explorador de Windows o con seleccionarlo de la lista documentos que se accesa desde el menú inicio.

Tipos de archivos

Archivo de procesamiento por lotes: Secuencia de comandos del sistema operativo que se ejecutan de manera automática cuando se inicia la computadora extensión .bat.

Archivo de Configuración: Información de programas que la computadora emplea para asignar los recursos necesarios para su ejecución extensión .cfg, .sys, .mif, .bin, .ini.

Ayuda: La información que se despliega en la ayuda en línea extensión .hlp.

Archivo temporal: Una especie de Bloc de bosquejos que contiene datos, mientras un archivo esta abierto pero que se descarta cuando cierra el programa extencion .tmp.

Módulos de Programa: Los principales archivos ejecutables de un programa computacional extensión .exe, .com.

Módulos de Soporte: Instrucciones del programa que se ejecutan junto con el archivo .exe principal de un programa extensión .ocx, .vbx, .vbs, .dll.

Fundamento de Computación

¿Qué es una Computadora?

La mayoría de las personas pueden formular una imagen mental de una computadora, pero las computadoras hacen muchas cosas y están diseñadas en una variedad tan amplia de formas y tamaños que resulta difícil describir sus características comunes en un concepto que abarque todo.

En el contexto de la computación datos alude a los símbolos que representan hechos objetos e ideas. Las computadoras manipulan los datos de muchas maneras y a esta manipulación se le denomina procesamiento. A la serie de instrucciones que indica a una computadora como realizar las tareas de procesamiento se le llama programa de computadora o simplemente programa. Estos programas integran el software que configura a una computadora para que haga tareas especificas. Entre algunas de las modalidades en que una computadora procesa datos se incluye la realización de cálculos el ordenamiento de listas de palabras o números, la modificación de documentos e imágenes y trazado de gráficos.


El Modelo de Von Neumann

La idea central del modelo de computación propuesto por John von Neumann consiste en almacenar las instrucciones del programa de una computadora en su propia memoria, logrando así que la maquina siga los pasos definidos por su programa almacenado.
Este esquema se emplea en prácticamente todos los modelos de computadoras y presenta la configuración general de una computadora de programa almacenado ( que es otro nombre para una maquina que funciona con el modelo de von Neumann).

Representación Digital de Datos

¿Por qué las computadoras son digitales?

Casi todas las computadoras son dispositivos digitales en oposición a los análogos. Un dispositivo digital funciona con datos discretos (distintos o separados) o dígitos, como 1 y 0. Un dispositivo análogo funciona con datos continuos. Como analogía un interruptor tradicional de luz tiene dos estados discretos (encendido y apagado de modo que es un dispositivo digital). Un interruptor de atenuación de luz, por otras parte tiene un botón rotatorio que controla un rango continuo de intensidad.

Cuantificación de Bits y Bytes

La palabra bit es una abreviatura del termino binary digit (dígitos binario) que puede encontrársele abreviada con una b minúscula. Un byte está compuesto por ocho bits y suele abreviársele con una B mayúscula. Las Velocidades de transmisión se expresan en bits mientras que el espacio de almacenamiento en bytes.

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