FUNDAMENTOS DE PROGRAMACION

UNIDAD 1

FUNDAMENTOS DE PROGRAMACIÓN ORIENTADA A OBJETOS.

1.1. EVOLUCIÓN DE LA PROGRAMACIÓN.

Las computadoras electrónicas modernas son uno de los productos más importantes de los siglos XX y

XXI Y especialmente la actual década. Son una herramienta esencial en muchas áreas: industria, gobierno, ciencia, educación..., en realidad en casi todos los campos de nuestras vidas. El papel de los

programas de computadoras es esencial; sin una lista de instrucciones a seguir, la computadora es

virtualmente inútil. Los lenguajes de programación nos permiten escribir esos programas y por consiguiente comunicarnos con las computadoras.

Una computadora es un dispositivo electrónico utilizado para procesar información y obtener

resultados.

Los datos y la información se pueden introducir en la computadora por la entrada (input) y a continuación se procesan para producir una salida (output, resultados), como se observa en la figura siguiente

La computadora se puede considerar como una unidad en la que se ponen ciertos datos, entrada de datos, procesa estos datos y produce unos datos de salida. Los datos de entrada y los datos de salida pueden ser realmente cualquier cosa, texto, dibujos o sonido. El sistema más sencillo de comunicarse una persona con la computadora es esencialmente mediante un ratón (mouse), un teclado y una pantalla (monitor).

Hoy día existen otros dispositivos muy populares tales como escáneres, micrófonos, altavoces, cámaras de vídeo, cámaras digitales, etc.; de igual manera, mediante módems, es posible conectar su computadora con otras computadoras a través de redes, siendo la más importante, la red Internet.

Los componentes físicos que constituyen la computadora, junto con los dispositivos que realizan las tareas de entrada y salida, se conocen con el término hardware. El conjunto de instrucciones que hacen funcionar a la computadora se denomina programa, que se encuentra almacenado en su memoria; a la persona que escribe programas se llama programador y al conjunto de programas escritos para una computadora se llama software.

ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA (HARDWARE)

La mayoría de las computadoras, grandes o pequeñas, están organizadas como se muestra en la figura inferior. Constan fundamentalmente de tres componentes principales: Unidad Central de Proceso (UCP) o procesador (compuesta de la UAL, Unidad Aritmética y Lógica, y la UC, Unidad de Control); la memoria principal o central y el programa.

Si a la organización física de la figura anterior se le añaden los dispositivos para comunicación con la computadora, aparece la estructura típica de un sistema de computadora: dispositivos de entrada, dispositivos de salida, memoria externa y el procesador/memoria central con su programa

La memoria central (interna)

La memoria central o simplemente memoria (interna o principal) se utiliza para almacenar

información (RAM, Random, Access Memory). En general, la información almacenada en memoria puede ser de dos tipos: instrucciones, de un programa y datos con los que operan las instrucciones. Por ejemplo, para que un programa se pueda ejecutar (correr, rodar, funcionar..., en inglés, run), debe ser situado en la memoria central, en una operación denominada carga (load) del programa. Después, cuando se ejecuta (se realiza, funciona) el programa, cualquier dato a procesar por el programa se debe llevar a la memoria mediante las instrucciones del programa. En la memoria central, hay también datos diversos y espacio de almacenamiento temporal que necesita el programa cuando se ejecuta a fin de poder funcionar.

Con el objetivo de que el procesador pueda obtener los datos de la memoria central más rápidamente, normalmente todos los procesadores actuales (muy rápidos) utilizan una memoria denominada caché que sirve para almacenamiento intermedio de datos entre el procesador y la memoria principal. La memoria caché —en la actualidad— se incorpora casi siempre al procesador.

Organización de la memoria

La memoria central de una computadora es una zona de almacenamiento organizada en centenares o

millares de unidades de almacenamiento individual o celdas. La memoria central consta de un conjunto de celdas de memoria (estas celdas o posiciones de memoria se denominan también palabras, aunque no “guardan” analogía con las palabras del lenguaje). El número de celdas de memoria de la memoria central, dependiendo del tipo y modelo de computadora; hoy día el número suele ser millones (512,

1.024, etc.). Cada celda de memoria consta de un cierto número de bits (normalmente 8, un byte).

La unidad elemental de memoria se llama byte (octeto). Un byte tiene la capacidad de almacenar un carácter de información, y está formado por un conjunto de unidades más pequeñas de almacenamiento denominadas bits, que son dígitos binarios (0 o 1).

Existen dos conceptos importantes asociados a cada celda o posición de memoria: su dirección y su contenido. Cada celda o byte tiene asociada una única dirección que indica su posición relativa en memoria y mediante la cual se puede acceder a la posición para almacenar o recuperar información. La información almacenada en una posición de memoria es su contenido.

Siempre que se almacena una nueva información en una posición, se destruye (desaparece) cualquier información que en ella hubiera y no se puede recuperar. La dirección es permanente y única, el contenido puede cambiar mientras se ejecuta un programa.

La memoria central de una computadora puede tener desde unos centenares de millares de bytes hasta millones de bytes. Como el byte es una unidad elemental de almacenamiento, se utilizan múltiplos de potencia de 2 para definir el tamaño de la memoria central: Kilo-byte (KB o Kb) igual a 1.024 bytes

(210) —prácticamente se consideran 1.000—; Megabyte (MB o Mb) igual a 1.024 × 1.024 bytes =

= 1.048.576 (220) —prácticamente se consideran 1.000.000; Gigabyte (GB o Gb) igual a 1.024 MB (230),

1.073.741.824 = prácticamente se consideran 1.000 millones de MB.

Tabla 1. Unidades de medida de almacenamiento.

En la actualidad las computadoras personales tipo PC suelen tener memorias centrales de 512 MB a 2

GB, aunque ya es muy frecuente verlas con memorias de 4 GB y hasta 8 GB. La memoria principal es la

encargada de almacenar los programas y datos que se están ejecutando y su principal característica es que el acceso a los datos o instrucciones desde esta memoria es muy rápido.

En la memoria principal se almacenan:

• Los datos enviados para procesarse desde los dispositivos de entrada.

• Los programas que realizarán los procesos.

• Los resultados obtenidos preparados para enviarse a un dispositivo de salida.

Tipos de memoria principal

En la memoria principal se pueden distinguir dos tipos de memoria: RAM y ROM. La memoria RAM

(Random Access Memory, Memoria de acceso aleatorio) almacena los datos e instrucciones a procesar. Es un tipo de memoria volátil (su contenido se pierde cuando se apaga la computadora); esta memoria es, en realidad, la que se suele conocer como memoria principal o de trabajo; en esta memoria se pueden

escribir datos y leer de ella. La memoria ROM (Read Only Memory, Memoria de sólo lectura) es una

memoria permanente en la que no se puede escribir (viene pregrabada por el fabricante); es una memoria de sólo lectura. Los programas almacenados en ROM no se pierden al apagar la computadora y cuando se enciende, se lee la información almacenada en esta memoria. Al ser esta memoria de sólo lectura, los programas almacenados en los chips ROM no se pueden modificar y suelen utilizarse para almacenar los programas básicos que sirven para arrancar la computadora.

Comparación de la memoria central y la memoria externa

La memoria central o principal es mucho más rápida y cara que la memoria externa. Se deben transferir

los datos desde la memoria externa hasta la memoria central, antes de que puedan ser procesados. Los datos en memoria central son: volátiles y desaparecen cuando se apaga la computadora. Los datos en memoria externa son permanentes y no desaparecen cuando se apaga la computadora.

La Unidad Central de Proceso (UCP): el Procesador

La Unidad Central de Proceso, UCP (Central Processing Unit, CPU, en inglés), dirige y controla el proceso de información realizado por la computadora. La UCP procesa o manipula la información almacenada en memoria; puede recuperar información desde memoria (esta información son datos o instrucciones: programas). También puede almacenar los resultados de estos procesos en memoria para su uso posterior.

La UCP consta de dos componentes: unidad de control (UC) y unidad aritmética-lógica (UAL). La

unidad de control (Control Unit, CU) coordina las actividades de la computadora y determina qué operaciones se deben realizar y en qué orden; asimismo controla y sincroniza todo el proceso de la computadora. La unidad aritmético-lógica (Arithmetic-Logic Unit, ALU) realiza operaciones aritméticas y lógicas, tales como suma, resta, multiplicación, división

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