Principios E Programacion

¿QUÉ ES UNA COMPUTADORA?

Una computadora

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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 1.1.

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, cá-

maras 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.

COMPUTADORA

Programa

Datos de

entrada

Datos de

salida

Figura 1.1. Proceso de información en una computadora.

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. Este libro se dedicará casi exclusivamente al software, pero se hará una

breve revisión del hardware como recordatorio o introducción según sean los conocimientos del lector

en esta materia. En el Anexo A de la página oficial del libro (www.mhe.es/joyanes) puede encontrar una amplia información de “Introducción a las computadoras”, si desea ampliar este apartado.

1.2. ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA (HARDWARE)

La mayoría de las computadoras, grandes o pequeñas, están organizadas como se muestra en la Figura 1.2. 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.

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En España está muy extendido el término ordenador para referirse a la traducción de la palabra inglesa computer.Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 5

Si a la organización física de la Figura 1.2 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 (Fig.1.3).

Dispositivos

de entrada

Dispositivos

de entrada/

salida

Dispositivos

de salida

Dispositivos

de salida

Memoria externa

(almacenamiento

permanente)

Memoria externa

(almacenamiento

permanente)

Unidad

de control

Memoria

central

Unidad

aritmética

y lógica

UCP (Procesador)

bus

bus

bus

bus

Figura 1.3. Organización física de una computadora.

1.2.1. Dispositivos de Entrada/Salida (E/S)

Los dispositivos de Entrada/Salida (E/S) (en inglés, Input/Output I/O) o periféricos permiten la comunicación entre la computadora y el usuario.

Unidad de control,

UC

UAL

Procesador (CPU) Memoria principal

Entrada

de datos

Salida

de datos

Programa

Figura 1.2. Organización física de una computadora.6 Programación en C++. Algoritmos, estructuras de datos y objetos

Los dispositivos de entrada, como su nombre indica, sirven para introducir datos (información) en

la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la

memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información de entrada en señales

eléctricas que se almacenan en la memoria central. Dispositivos de entrada típicos son teclados, lectores

de tarjetas perforadas —ya en desuso—, lápices ópticos, palancas de mando (joystick), lectores de

códigos de barras, escáneres, micrófonos, lectores de tarjetas digitales, lectores RFID (tarjetas de

identificación por radio frecuencia), etc. Hoy día tal vez el dispositivo de entrada más popular es el ratón

(mouse) que mueve un puntero gráfico (electrónico) sobre la pantalla que facilita la interacción usuariomáquina

2

.

Los dispositivos de salida permiten representar los resultados (salida) del proceso de los datos. El

dispositivo de salida típico es la pantalla (CRT)

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o monitor. Otros dispositivos de salida son: impresoras (imprimen resultados en papel), trazadores gráficos (plotters), reconocedores (sintetizadores) de

voz, altavoces, etc.

Dispositivos de entrada/salida y dispositivos de almacenamiento masivo o auxiliar (memoria externa) son: unidad de discos (disquetes, CD-ROM, DVD, cintas, discos duros, etc.), videocámaras, memorias flash, USB, etc.

Figura 1.4. Dispositivo de salida (Impresora HP Color LaserJet 2600n).

1.2.2. 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.

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Todas las acciones a realizar por el usuario se realizarán con el ratón con la excepción de las que se requieren de la escritura de datos por teclado.

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Cathode Ray Tube: Tubo de rayos catódicos.Introducción a la ciencia de la computación y a la programación 7

Ejecución

Cuando un programa se ejecuta (realiza, funciona) en una computadora, se dice que se ejecuta.

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).

Figura 1.5. Computadora portátil digital.

Por definición, se acepta que un byte contiene ocho bits. Por consiguiente, si se desea almacenar la

frase:

Hola Mortimer todo va bien

la computadora utilizará exactamente 27 bytes consecutivos de memoria. Obsérvese que, además de las

letras, existen cuatro espacios en blanco y un punto (un espacio es un carácter que emplea también un

byte). De modo similar, el número del pasaporte

P57487891

ocupará 9 bytes, pero si se almacena como

P5-748-7891

ocupará 11. Estos datos se llaman alfanuméricos, y pueden constar de letras del alfabeto, dígitos o incluso caracteres especiales (símbolos: $, #, *, etc.).8 Programación en C++. Algoritmos, estructuras de datos y objetos

Mientras que cada carácter de un dato alfanumérico se almacena en un byte, la información numé-

rica se almacena de un modo diferente. Los datos numéricos ocupan 2, 4 e incluso 8 bytes consecutivos,

dependiendo del tipo de dato numérico (se verá en el Capítulo 12).

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

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