Unidad Didáctica 4

INFORMÁTICA

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Informática y ordenador

La informática nace de la idea de ayudar al hombre en aquellos trabajos rutinarios y repetitivos, generalmente de cálculo y de gestión. La idea es que una máquina puede realizarlos mejor, aunque siempre bajo la supervisión del hombre. El término informática proviene de la unión de dos palabras: Información y automática.

Es la ciencia que estudia el tratamiento automático de la información mediante el uso de ordenadores e incluye además, la teoría, el diseño y la fabricación de éstos.

El ordenador es una máquina electrónica dotada de una memoria de gran capacidad y de métodos de tratamientos de la información, que puede resolver problemas aritméticos y lógicos gracias a la utilización automática de programas almacenados en ella.

TEMA 1

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Historia de la Informática

• El ábaco chino (siglo IV antes de C).

• Máquina mecánica de sumar y restar (Blaise Pascal, 1642).

• Máquina de cuatro operaciones básicas (Von Leihniz, 1675)

• La primera máquina que se construyó capaz de realizar cálculos fue creada por el doctor Herman Hollerith (1842). Para su funcionamiento utilizaba impulsos eléctricos y el movimiento de ruedas mecánicas; era pues de tipo electromecánico.

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Historia de la Informática

Las máquinas electromecánicas, se fueron perfeccionando hasta llegar a la construcción del MARK-I en la universidad de Harvard por Howard H. Aiken en 1944. Tenía 760.000 ruedas y 800 kilómetros de cable y se basaba en la máquina analítica de Charles Babbage.

Esta máquina era lenta (de 3 a 5 segundos por cálculo) e inflexible (la secuencia de cálculos no se podía cambiar); pero ejecutaba operaciones matemáticas básicas y cálculos complejos de ecuaciones. Funcionaba con relés, se programaba con interruptores y leía los datos de cintas de papel perforado.

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Historia de la InformáticaA partir del MARK-1 la evolución de los ordenadores se divide en generaciones. Cada una de ellas se distingue por el tipo de componentes utilizados para construirlos y la forma de realizar el tratamiento de la información.

Primera generación (1946-1955)

En este periodo los ordenadores se construyeron a base de válvulas de vacío y relés electromagnéticos. La forma de procesar la información era secuencial, hasta que no terminaba un proceso no podía empezar el siguiente. Los datos se introducían mediante tarjetas perforadas.

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Historia de la Informática

El ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer)

presentado en 1946, ocupaba 167 m2, tenía 17.468 tubos de vacío, 7.200 diodos de cristal, 1.500 relés, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores y 5 millones de soldaduras. Pesaba 27 toneladas y medía 2,4 m x 0,9 m x 30 m. Requería la operación manual de unos 6.000 interruptores, y su programa o software, cuando requería modificaciones, demoraba semanas de instalación manual.

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Historia de la InformáticaSegunda generación (1955-1964)

Componentes: Transistores. Son mucho más pequeños que las válvulas de vacío, desprenden menos calor y se averían menos. Los ordenadores son más pequeños y fiables.

A finales de este periodo se construyó el ordenador UNIVAC 1100.

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Historia de la InformáticaTercera generación (1964-1970)Componentes: Circuitos integrados. Estos circuitos están formados por miles de transistores conectados entre sí e insertados en un solo chip. Los ordenadores reducen aún más su tamaño y aumentan su velocidad de cálculo, pudiendo ejecutar varios programas a la vez. Empiezan a emplearse lenguajes estandarizados de programación para crear software como Fortran, Basic y Pascal.

IBM-360

HP 2110 8

Historia de la InformáticaCuarta generación (1970-1980)Componentes: Mayor nivel de integración y tamaño aún más reducido. Aparece el primer microprocesador, de INTEL. Nace el concepto de microelectrónica.

Aparecen nuevos entornos y lenguajes de programación como el C y el Prolog.

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Historia de la Informática

Quinta generación (a partir de 1981)

1981: primer ordenador personal (IBM).

Mayor nivel de integración, bajada de los precios y progresivo aumento de prestaciones. Se generalizan el uso de ordenadores.

Aparecen redes informáticas de ámbito local y mundial (Internet).

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Historia de la Informática

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Representación de la información

La información que maneja el ser humano se representa por una combinación de números y letras con los que se forman cantidades y palabras.

Para las cantidades, se emplea el sistema numérico decimal, que usa los dígitos del 0 al 9. Para las palabras se emplea el alfabeto del idioma que se esté utilizando, en nuestro caso el español.

Decimal: Con un solo bit podemos representar diez estados (del 0 al 9)

Sin embargo, el ordenador no es capaz de utilizar estos sistemas, ya que funciona con estados binarios (encendido y apagado). El estado encendido se representa por un 1 y el apagado por un 0. Binario: Con un solo bit podemos representar dos estados ( 1 y 0)

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Sistema de numeración decimal

Utilizado por el ser humano para representar cantidades en el sistema decimal o base 10. Emplea los dígitos del 0 al 9 y un conjunto de reglas para representar las cantidades.

Toda cantidad se puede representar por el desarrollo de potencias sucesivas, siempre que tengan como base el número total de dígitos usado por el sistema que se esté utilizando (en este caso 10, del 0 al 9) y como exponente el lugar físico que ocupe cada dígito menos uno empezando por la derecha.

La suma de los productos de cada uno de los dígitos con la potencia que le corresponda ofrecerá el valor real de la cantidad representada. A este tipo de desarrollo se le conoce como desarrollo polinómico de una cantidad y al número utilizado como base se le denomina base de numeración.

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Sistemas decimal y binario

Por ejemplo, el desarrollo polinómico en base 10 del número 614 sería:

El ordenador utiliza el sistema binario o base 2, que sólo emplea dos dígitos, el 0 y el 1. Por tanto, las cantidades se representarán por combinaciones de ceros y unos.

Para conocer la cantidad en base decimal que representa una combinación de ceros y unos bastará con realizar su desarrollo polinómico al igual que en el ejemplo anterior.

Por ejemplo, para conocer qué cantidad representa 10001, se pasa de binario a decimal por desarrollo polinómico:

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Pasar de sistema decimal a binario

Para pasar del sistema decimal al binario se realizan divisiones sucesivas por dos. Se toma la cantidad decimal y se divide por dos, a continuación se toma el cociente de esa división y se vuelve a dividir por dos, y así sucesivamente hasta que el cociente ya no sea divisible entre dos.

El número binario estará formado por el último cociente, que será el primer dígito binario por la izquierda (MSB) y los restos de las sucesivas divisiones empezando por el de la última hasta llegar al resto de la primera división (LSB).

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Sistemas de numeración octal y hexadecimal

El inconveniente del sistema binario es que la representación de un número genera una sucesión muy larga de ceros y unos, razón por la que se utilizan códigos intermedios en base 8 (octal) y en base 16 (hexadecimal) para representar un número decimal en un número binario de una manera abreviada.

En informática, la numeración octal tiene la ventaja de que no requiere utilizar otros símbolos diferentes de los dígitos. Sin embargo, para trabajar con bytes (palabra de 8 bits) suele ser más cómodo el sistema hexadecimal, por cuanto todo byte así definido es completamente representable por dos dígitos hexadecimales.

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Sistema de numeración octal

El sistema numérico OCTAL utiliza como base el 8 que corresponde al número de dígitos que se utilizan para representar cantidades.

Estos dígitos son: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7.

Al igual que los sistemas de numeración decimal y binario es posicional: se pasa entre ellos como los anteriores.

El valor de posición es este sistema se hace multiplicando el dígito por una potencia de 8.

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Sistema de numeración octalEn base octal, se emplean los dígitos del 0 al 7 y las potencias tendrán como base el 8 y como exponente el lugar físico que ocupe cada dígito menos uno, empezando por la derecha.

Tabla de conversión octal-binarioCada dígito de un número octal equivale a tres dígitos del sistema binario (8 = 23). Podemos utilizar la tabla que se muestra a continuación para pasar de binario a octal y de octal a binario.

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Octal: Con un solo bit podemos representar ocho estados

Sistema de numeración octalConversión binario-octal y octal-binario

Cada dígito de un número octal equivale a tres dígitos del sistema binario. Para transformar un número binario a octal se forman grupos de tres cifras binarias a partir de la cifra más a la derecha. Después se realiza la conversión a octal de cada grupo individual.

De octal a binario se pasa convirtiendo individualmente a binario (tres bits) cada cifra octal, manteniendo el orden del número original.

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Sistema de numeración hexadecimal

El sistema hexadecimal es un sistema de numeración vinculado a la informática, ya que los ordenadores interpretan los lenguajes de programación en BYTES, que tienen 8 dígitos (bites).

A media que aumentan el tamaño de los programas y la capacidad de procesamiento, funcionan con múltiplos de 8, como 16 , 32, 64.

Por ese motivo el sistema hexadecimal es un standard en informática.

Introducido para la computación por IBM en 1963

Sistema en base 16. tiene 16 símbolos para representar datos: números del 0 al 9 y letras de la A a la F

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Sistema de numeración hexadecimal

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Sistema de numeración hexadecimal

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Hexadecimal: Con un solo bit podemos representar ocho estados

Sistema de numeración hexadecimalPara transformar un número binario a hexadecimal se forman grupos de cuatro cifras binarias a partir de la cifra más a la derecha. Después se realiza la conversión a hexadecimal de cada grupo individual.

De hexadecimal a binario se pasa sin más que convertir individualmente a binario (cuatro bits) cada cifra hexadecimal, manteniendo el orden del número original.

Para transformar un número de hexadecimal a decimal se aplica el sistema de divisiones sucesivas enteras por la base de numeración. (En esta ocasión se divide sucesivamente entre 16 como se hacía por 2 para pasar de decimal a binario).

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Representación de palabras

¿Cómo se pueden representar los símbolos alfabéticos, ortográficos y numéricos con ceros y unos? Mediante codificación.

Bit: Unidad mínima de información que se puede representar, es decir, un 0 ó un 1. Con un solo bit sólo se pueden representar dos estados, el estado 1 (encendido) ó el estado 0 (apagado).

Si juntamos dos bits ya podemos representar 4 estados: 00, 01, 10, 11.

Con tres serán 8 estados (OCTAL), con cuatro 16 estados (HEXADECIMAL), y así sucesivamente.

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Codificación

Si sumamos el número de letras minúsculas, mayúsculas, dígitos numéricos, signos matemáticos y los signos de puntuación, ortográficos y específicos del país, veremos que sale una cantidad superior a 150 símbolos. ¿Cuántos bits serían necesarios para representar tantos símbolos?

Con 8 bits podemos representar 28= 256 estados diferentes, suficientes para contener todos los símbolos que utilizamos en nuestra comunicación.

En consecuencia, el byte, definido como un conjunto de 8 bits, nos permite representar cada símbolo o carácter en el ordenador.

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“American Standard code for information interchange” (ASCII)

En este sistema, a cada carácter se le asigna un número decimal comprendido entre 0 y 255 que una vez convertido al sistema de numeración binario, nos da el código del carácter. P. ej. :

El código ASCII utiliza 8 bits para representar cualquier símbolo. Cuando el usuario teclea una letra, ésta se transforma en el código binario correspondiente a ese carácter ASCII y cuando debe mostrar una letra transforma el código binario al correspondiente carácter antes de presentarlo por el monitor o enviarlo a la impresora.

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Código ASCII (128) ampliado (256)

>> Probar ALT+ (código)

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Escala de magnitudes informáticasEl bit es la unidad mínima de información, en tanto que la más utilizada es el byte (8 bits), también llamado octeto, y que nos permite representar un carácter.

Hablar de un byte en informática es lo mismo que hablar de un gramo en peso o de un metro en longitud. Nadie habla de miles de gramos o metros sino de kilos o de kilómetros. Lo mismo ocurre en informática y para trabajar con grandes cantidades empleamos nuevas magnitudes. Las más utilizadas son el Kilobyte, Megabyte, Gigabyte y Terabyte.

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