Introducción a la tecnología de los computadores.

1. Introducción a la tecnología de los computadores. Computadores y abstracciones.

2. Sociedad de la información. • Los avances en computadores y redes están permitiendo el desarrollo de la SIC • VLSI cada vez mayores escalas de integración • WWW y grandes sistemas distribuidos • Inteligencia artificial • Movilidad, redes inalámbricas de banda ancha • Solución de problemas de escala gigante • Secuenciación del genoma humano

3. Una clasificación de los computadores I • DESKTOP. Entregan una buena potencia computacional a un único usuario y se suelen emplear par la ejecución de software comercial. • SERVER. De alguna forma, son los mainframes y minicomputadores de hoy en día. Ejecutan cargas computacionales complejas y sirven a comunidades de usuarios conectadas a través de una red de computadores.

4. Una clasificación de los computadores II • Supercomputadores. Hoy en día, suele tratarse de computadores interconectados a través de una red de altas prestaciones formando un cluster: Predicción meteorológica, determinación de proteínas, exploraciones petrolíferas. Memoria principal, Terabytes; almacenamiento, Tb a Pb. • Empotrados. Dispositivos electrónicos dedicados, gran variabilidad de precios y características. Constituyen el mayornúmero de microprocesadores vendidos: Sensores inteligentes, player MP3, decodificador TDT, ordenador de viaje, GPS, piloto automático, máquina de café, etc.

5. ¿Qué es, pues, un computador? • Un dispositivo electrónico que ejecuta programas y, éstos, representan algoritmos. • Un algoritmo es un proceso sistemático que conduce a la solución de un problema, en un tiempo más o menos largo. • Modelo de Von Neumann (Princeton): • Memoria de programas y de datos • Computador de programa almacenado. • Unicidad de representación de los programas y los datos

6. Hardware y software • Hardware: Los circuitos electrónicos y todo aquello que es material en un computador. • Software: Los programas, en sus diversas formas. Hw/Sw

7. Acrónimos • Palabras construidas a base de las letras iniciales de una serie de palabras. • Concisión • Ejemplos: • Random Access Memory: RAM. • Central Processing Unit: CPU • Load Byte Unsigned: LBU. • Muy usadas en esta asignatura: • Hay que asumirlo 

8. Símbolos binarios • Los computadores que estudiamos son, todos ellos digitales. • Representaremos los datos y las operaciones usando DOS símbolos básicos: 0 y 1, esto es, en binario. • A base de estos dos símbolos, construiremos palabras de mayor longitud: • Datos enteros, reales, caracteres ASCII, cadenas de estos últimos • Operaciones como la suma, la operación lógica AND, etc.

9. Unidades y multiplicadores • 1 bit: Un dígito binario: 0 o 1. • 1 nibble: Una palabra formada por 4 bits. • 1 byte: Una palabra formada por 8 bits. • 1 word: 16, 32 o 64 bits, dependiendo de la arquitectura que estemos estudiando. • Multiplicadores: • Potencias de 2 • 1k = 1024 objetos, esto es, 2^10 • 1Mega = 1024 x 1024 objetos, 2^20 • 1Giga = 1024x1024x1024, 2^30

10. Importante: Repasar las conversiones de base. • Notación polinómica. • 834510 = 8x10^3 + 3x10^2 + 4x10^1+5x10^0 • 1011012 =1x2^5+0x2^4+1x2^3+1x2^2+0x2^1+1x2^0 = 32 + 8 + 4 + 1 = 4510 • 0xfb31 = f x 16^3 + b x 16^2 + 3 x 16^1 + 1 x 16^0= = 15 x 16^3 + 11 x 16^2 + 3 x 16^1 + 1 x 16^0= = … completad este cálculo. • 07658 = 7x8^2+6x8^1+5x8^0 = … • 0xffff = … • 07778 = … • 6553610 = (hexadecimal) • 0xf01c = (binario)

11. Principios fundamentales • Datos y operaciones se representan, ambos, mediante cadenas de símbolos binarios • Un entero: 32768 • Una operación: add $t2, $t0, $t1 • ¿Cómo se codifican en binario?

12. Principios fundamentales • Datos y operaciones se almacenan en la memoriaprincipal del computador. • El número entero 64, se puede representar con 32 bits de precisión así: • 00000000000000000000000001000000 • Codificación de enteros en aritmética sin signo (ASS) • La operación de suma podría representarse así: 01101111, por ejemplo • La codificación de las instrucciones MIPS: Apéndice

13. Programa: Una secuencia de operaciones que modifican datos. • Un programa se representa mediante la codificación binaria de sus operaciones y de sus datos. • Para escribir un programa ¿Hay que hacerlo en binario? • Es decir, ¿Hay que usar el lenguaje máquina?

14. Notación simbólica para representar datos e instrucciones • Podemos representar la operación de suma mediante la siguiente cadena de caracteres: add $t2, $t0, $t1 Sumar el contenido del registro $t0 y el contenido del registro $t1; el resultado, guardarlo en el registro $t2 para su uso posterior. • Esta notación simbólica nos es muy útil a nosotros • Comprendemos la operación con sólo un vistazo • ¿El computador puede entenderadd $t2, $t0, $t1? ¡No puede!

15. Traducir la notación simbólica al lenguaje del computador (0 y 1, leng. máquina, I). • Para que el computador entienda las instrucciones y datos: • Es necesario que las reciba correctamente codificadas en lenguaje máquina • Entonces, podemos efectuar la traducción nosotros mismos: es laborioso, mecánico, pero fácil: add $t2, $t0, $t1 001011111010010101011111000000001111

16. Traducir la notación simbólica al lenguaje del computador (L. máquina), II. • También, ya que se trata de un proceso mecánico y laborioso: • Podemos usar un computador que haga este proceso • Eso sí, habremos de usar un programa (Que alguien habrá escrito ya) • Ese programa, que traduce la notación simbólica de un programa a lenguaje máquina le denominamos: • PROGRAMA ENSAMBLADOR

17. Traducir la notación simbólica al lenguaje del computador (L. máquina), III. • El programa que traduce: • Ensamblador (Assembler) • La nótación simbólica: • Lenguaje de ensamblaje (assembly language)

18. Traducir la notación simbólica al lenguaje del computador, IV Lenguaje C Compilador Lenguaje de ensamblaje Ensamblador Lenguaje máquina MIPS

19. ¿Por qué no una notación aún más inteligible? Lenguajes de alto nivel Programa escrito en C Compilador de lenguaje C

20. Jerarquía básica de abstracciones • Software de aplicación es el que se encuentra más cerca del usuario final. • El software de sistema ofrece servicios a todos los usuarios. • Sistema operativo. • Compiladores. • Ensambladores. • Hardware: Ratón, video, placa madre, memoria, microprocesador, disco duro, cd-rom, adaptadores de comunicaciones, circuitos integrados.

21. Categorías de software

22. Components of a Computer §1.3 Under the Covers • Same components forall kinds of computer • Desktop, server,embedded • Input/output includes • User-interface devices • Display, keyboard, mouse • Storage devices • Hard disk, CD/DVD, flash • Network adapters • For communicating with other computers The BIG Picture Chapter 1 — Computer Abstractions and Technology — 22