Unidad 1: Introducción a la computación.

¿Qué es la computación?

La computadora fue el elemento tecnológico más importante que afectó a la sociedad en la década de los sesenta y surge de la necesidad de encontrar formas eficientes de manipular información para representar hechos o situaciones reales. En otras palabras, el hombre no ha parado de crear máquinas, dada su continua necesidad de transmitir y tratar información. Se entendió, entonces, que el término computación se refería al conjunto de conocimientos, técnicas y formas de uso relativas a computadoras en general. Sin embargo, también se creó el término Informática, para referirse a la ciencia encargada del estudio y desarrollo de las computadoras y de los métodos para procesar la información.

El término informática se creó en Francia en 1962, y procede de la contracción de las palabras: Información automática. En general, se entiende por Informática a la ciencia que estudia el tratamiento automático y racional de la información, lo cual involucra funciones como las siguientes: Desarrollo de nuevas máquinas (computadoras y periféricos), desarrollo de nuevos métodos de trabajo (sistemas operativos), construcción de aplicaciones informáticas (programas), etc.

En general, se dice que el tratamiento de la información en la informática es automático porque se realiza mediante máquinas electrónicas, y es racional porque está dirigido y controlado mediante órdenes que siguen el razonamiento humano.

La informática se sustenta sobre tres pilares básicos: el elemento físico (computadoras, cables, periféricos,...), el elemento lógico (programas, datos,...) y el elemento humano (analistas, programadores, coordinadores,...)

¿Qué es una computadora?

Una computadora es simplemente cualquier dispositivo que pueda calcular. El nombre se deriva del latín computare, que significa contar o calcular, y se aplica adecuadamente a un ábaco en la antigüedad y a una máquina sumadora en la actualidad. Sin embargo, el término “computadora” ha llegado a significar una máquina o dispositivo con características bien definidas que lo diferencian de los calculadores mecánicos, como lo son: la velocidad, la memoria interna y los programas almacenados. Veamos, por ejemplo, algunas definiciones de lo que se entiende por computadora:

·         “Es una máquina compuesta de elementos físicos de tipo electrónico, capaz de realizar una gran variedad de trabajos a gran velocidad y con gran precisión siempre que se le den las instrucciones adecuadas”.

·         “Es un dispositivo electrónico que recibe un conjunto de datos de entrada, los procesa y genera determinados resultados o información, con gran capacidad para el almacenamiento de los datos y elevada velocidad de cálculo”.

Para poder entender con claridad estos conceptos necesariamente debe conocerse el significado de algunos de los términos utilizados en los mismos, como lo son: dato, información, procesar...

Los datos son en general cifras originales, tomados de diversas fuentes que, solos, tienen poco significado. El dato es un concepto básico o elemental, como los nombres de las cosas o las cantidades (un precio, una fecha, el nombre de una persona,...).

La información son datos “ya trabajados” y con un orden y significado útil para la persona que los recibe. Los datos una vez procesados se convierten en información provechosa. En general se entiende por información a toda forma de representación de hechos, objetos, valores, ideas, etcétera, que nos permite adquirir el conocimiento de las cosas y la comunicación entre personas.

En otros términos, la información es un conjunto de datos convertidos en una forma útil o inteligible como, por ejemplo, un documento impreso, un recibo, etc.

Ahora bien, ¿en qué consiste ese procesar que efectúa una computadora? El procesamiento en una computadora se refiere a la realización de operaciones aritméticas (calcular (+, -, /, *,...), mover, ordenar, comparar (>, =, <,...), buscar, clasificar,... y lógicas (decidir: si A > B, implica C).

Para que una computadora pueda procesar datos es necesario suministrarle las reglas (instrucciones adecuadas) para la manipulación de esos datos, las cuales le deben ser dadas en forma de programas. Un programa, entonces, es la secuencia de instrucciones (órdenes) que se dan a una computadora para realizar un proceso determinado.

Ahora bien, antes de realizar un programa, previo a la fase de automatización, y producto del análisis hecho al problema planteado, debe realizarse un algoritmo, que no es otra cosa que el conjunto de operaciones necesarias para transformar los datos iniciales en los resultados que se desean obtener en un determinado trabajo. Un algoritmo puede ser elaborado de forma gráfica o escrita y una vez que éste es traducido a un lenguaje de programación es que se denomina programa. Al conjunto de uno o varios programas que realizan un determinado trabajo completo se le denomina aplicación informática.

El término sistema informático se utiliza para nombrar al conjunto de elementos necesarios para la realización de aplicaciones. Un sistema informático puede entenderse como la unión de tres elementos básicos, el hardware, el software y el personal informático, cuya principal finalidad es procesar datos y/o información.

El hardware (ambiente duro) representa la parte física (lo tangible) de un sistema informático.

Incluye elementos mecánicos, electromecánicos, electromagnéticos y eléctricos/electrónicos. Es decir, todos los elementos materiales que lo componen, como lo son la computadora, los periféricos, los cables y demás elementos que tienen entidad física.

El software (ambiente blando) es la parte lógica (lo intangible) que dota al equipo físico de capacidad para realizar cualquier tipo de trabajo o tarea que se le encomiende al mismo. Está constituido por los programas y los datos que definen para el hardware los algoritmos de resolución de problemas.

El personal informático es el conjunto de personas que realizan las distintas funciones relacionadas con el uso de las computadoras y la administración de la información.

Nota: Actualmente se utiliza el término firmware para denominar cierta parte del software (programas objeto de uso común) que traen las computadoras pregrabadas desde su fabricación y que pueden estar en memorias de tipo ROM (memorias de sólo lectura) o incorporadas en su circuitería. También se conoce como firmware a los programas en micro código almacenados en una memoria de control de alta velocidad.

Tipos de Computadoras

Las computadoras se pueden clasificar en:

Analógicas: Tienen la capacidad de medir o comparar según un patrón (fenómenos físicos continuos en el tiempo) preestablecido. Procesan datos continuos (voltajes). Es decir, manejan señales eléctricas analógicas proporcionales a medidas físicas de tipo continuo y suelen aplicarse para controlar procesos y en determinados problemas de simulación para usos médicos, científicos, meteorológicos, etc. Su programación está plasmada en los circuitos que lo integran y produce sus resultados en forma gráfica.

Digitales: Este tipo de computadora maneja señales eléctricas de tipo digital (datos representados por medio de valores discretos, como el 0, el 1, el 2,...) y por lo tanto opera con información discreta en el tiempo. Procesa los datos siguiendo las especificaciones de un programa por medio de lenguajes y su utilización comprende cualquier tipo de trabajos.

Híbridas: Es la combinación de los dos anteriores. Suelen estar constituidas por una computadora digital que procesa información analógica, para lo cual tiene sus entradas y salidas controladas por medio de convertidores analógicos-digitales o digital-analógicos.

Clasificación de las Computadoras Digitales

De ahora en adelante sólo nos referiremos a los computadoras digitales, las cuales según su tamaño pueden ser clasificadas de diferentes maneras (súper grandes, grandes, medianos, pequeños, minis, micros), ya que no existe un criterio universalmente aceptado para precisar con exactitud los límites entre unas categorías y otras. No obstante, adoptaremos la siguiente:

·         Supercomputadoras + Más almacenamiento, mayor capacidad de cálculo y grandes computadoras (Mainframe) velocidad. Resuelven grandes problemas de tipo Minicomputadoras técnicas y científicas.

·         Microcomputadoras - Menos potentes pero más baratos y versátiles. De uso muy extendido.

Prácticamente cualquiera de ellas contiene las mismas funciones, básicamente se diferencian en su capacidad de almacenamiento y cálculo, y en velocidad de respuesta, lo que trae como consecuencia diferencias en su precio y versatilidad, tal como se expresa en el diagrama anterior.

Historia:

Historia de la Computación: 1ª generación (1940-1952)

Computadoras construidas en base a: Válvulas de vacío.

Uso: Realización de aplicaciones en los campos científicos y militares.

Lenguaje de Programación: Lenguaje de máquina.

Memoria: Tarjetas perforadas y las líneas de demora de mercurio.

2ª generación (1952 - 1964)

Computadoras construidas en base a: Transistor (más potencia y fiabilidad, menos tamaño y consumo.

Uso: Científico y militar, más el administrativo y de gestión.

Lenguaje de Programación: Lenguajes más evolucionados (ensamblador y algunos de alto nivel: cobol, algol, fortran).

Memoria: Núcleos de ferrita, cintas magnéticas, tambores magnéticos.

3ª generación (1964 - 1971)

Computadoras construidas en base a:

Circuito integrado: encapsula gran cantidad de componentes discretos (resistencias, diodos, condensadores, transistores) conformando uno o varios circuitos en una pastilla de silicona o plástico. Miniaturización, Minicomputador.

Uso: Igual al de la 2ª generación sólo que se suman a cadenas de producción de las plantas industriales.

Lenguaje de Programación: Sistemas operativos (multiprogramación, tiempo real y modo interactivo).

Memoria: Semiconductores y discos magnéticos.

4ª generación (1971 - 1981)

Computadoras construidas en base a: Microprocesador: consiste en la integración de todo el CPU de un computador en un sólo circuito integrado, implica el surgimiento de tecnología LSI (integración a gran escala) y surgen las MICROCOMPUTADORAS Y COMPUTADORAS PERSONALES.

Lenguaje de Programación: gran cantidad de todo tipo entre ellos lenguajes de consulta SQL y generadores de aplicaciones y redes de transmisión de datos (teleinformática) para la interconexión de computadoras.

Memoria: disquete.

5ª generación (1981 - ?)

Computadoras construidas en base a: componentes a muy alta escala de integración.

Inteligencia artificial. Muy alta velocidad de proceso.

Uso: Infinidad de usos (robótica, sistemas expertos, multimedia), además de los anteriores se comienza a darle uso en aplicaciones domésticas.

Lenguaje de Programación: Lenguaje natural.

Memoria: disquete, CD ROM, USB.

Funciones básicas de una computadora

Cualquier sistema de computación posee tres funciones principales: entrada, proceso y salida.

Entrada

La unidad de entrada, INPUT, es el término que se utiliza para referirse a la entrada de datos al computador. Entre los medios más usados para la entrada de datos están: el teclado, el mouse, los discos flexibles (floppy disks), USB y las cintas magnéticas.

Proceso

La unidad central de procesamiento (C.P.U.) se encarga de realizar cualquier acción en el interior de la computadora. Estas acciones responden a los datos que han sido suministrados por el usuario. En el proceso se puede modificar el contenido o la forma de los datos, o simplemente transferirlos de una fuente a otra sin alterarlos.

Salida

La unidad de salida, OUTPUT, se utiliza para obtener la información deseada. La información se define como el resultado obtenido luego de procesar los datos. Esta información puede obtenerse mediante: papel, monitor, cintas magnéticas, entre otros.

Unidad Central de Procesamiento

Dentro del microprocesador se encuentra la Unidad Central de Procesamiento (C.P.U.), es ahí donde todos los procesos y cómputos se llevan a cabo. Se le conoce como el cerebro de la computadora.

Entre sus funciones básicas se encuentran:

·         Clasificar unir datos con las mismas características.

·         Ordenar organizar datos en la secuencia deseada.

·         Comparar establecer diferencias según los parámetros establecidos.

·         Calcular aplicar las funciones aritméticas.

·         Resumir condensar los datos.

·         Almacenar guardar los datos en un lugar seguro para ser utilizados en cualquier momento.

La unidad central de procesamiento posee tres partes principales:

·         Unidad Aritmética y Lógica.

·         Unidad de Control.

·         Memoria.

Unidad Aritmética y Lógica

La unidad aritmética y lógica (A.L.U.) es la encargada de realizar las funciones aritméticas: suma, resta, multiplicación y división; funciones lógicas (SI/NO) o booleanas (Cierto/Falso); y las funciones de comparación: <, >, <=, >=.

Unidad de Control

La unidad de control (C.U.) es responsable de dirigir y coordinar todo el sistema de computación y es comparable con una central telefónica, es decir, la unidad de control dirige el flujo de información a través del computador.

Memoria

La memoria es el principal lugar de trabajo de una computadora, ya que todo el procesamiento de información tiene lugar en ella; por ende, la memoria es el recurso más importante de la computadora.

Determina tanto la complejidad, como el número de programas diferentes que pueden ejecutarse de forma simultánea.

La memoria consiste en un archivo electrónico en donde la computadora guarda las instrucciones, programas y/o datos hasta que alguna unidad los solicite.

Existen tres tipos de memoria:

 1. Memoria de acceso al azar (Random Access Memory (RAM)) - memoria de almacenamiento temporero. Almacena los datos y programa el proceso, pero su contenido se pierde al apagar el computador. El contenido de esta memoria puede ser modificado.

 2. Memoria de lectura (Read Only Memory (ROM)) - memoria de almacenamiento permanente, sólo puede ser leída. Su contenido no puede ser modificado a menos que se cambien los circuitos dentro de la misma.

 3. Memoria auxiliar - almacenamiento externo del sistema. Esta memoria en realidad está formada por dispositivos tales como: cintas magnéticas, USB y discos flexibles. Su labor es la de complementar la memoria principal.

Al hablar de la memoria de una computadora se refiere a la capacidad que tiene la misma de almacenar datos (Ejemplo: 640k, 1MB o MegaByte). Esta capacidad se mide en términos de:

·         BIT unidad más pequeña de memoria. Se representa por los números cero (0) y uno (1).

·         BYTE grupo de 8 bits que representan una letra o símbolo.

·         CARACTER cualquier letra, número o símbolo que pueda ser leído, almacenado o escrito por un computador.

·

Equipos y programas

Por hardware se entiende, todos los componentes físicos de una computadora: teclado, monitor, impresora, unidad de discos, etc. El software lo forman los programas que se utilizan en el computador. Un programa se puede definir como una serie o conjunto de instrucciones que le indica a la computadora lo que debe hacer.

Operacionalmente, un sistema de computadoras está formado tanto por el equipo físico como por programas. El uno no puede trabajar sin el otro. El equipo físico es quien dice que instrucciones pueden ser ejecutadas y los programas le indican al equipo que hacer mediante el uso de las instrucciones del microprocesador.

Los programas deben escribirse en un lenguaje que la computadora comprenda. Existen una variedad de lenguajes para computadoras. Entre los más importantes están:

·         Lenguaje de máquina lenguaje básico del computador, consiste de códigos binarios 1 y 0.

·         Lenguaje de ensamblaje lenguaje del mismo nivel que el lenguaje de máquina, pero que utiliza símbolos en lugar de 1 ó 0.

Ejemplos:

·         mov ax,dx,

·         mov ds,ax.

·         inc si,

·         mov ah,09h.

·         int 21h.

Lenguajes de alto nivel lenguaje que utiliza términos parecidos al idioma inglés y es usado comúnmente por las personas para resolver un problema. Este es traducido a lenguaje de máquina por medio de un compilador, de manera que la computadora lo comprenda.

Ejemplos:

·         BASIC.

·         COBOL.

·         FORTRAN.

·         PASCAL.

·         C.

Aplicaciones es la parte más cercana al usuario. Para el usuario es una herramienta construida por lenguajes de programación que les ayudan a laborar día a día en el hogar u oficina. Los más comunes son:

·         Editores de texto.

·         Hojas electrónicas de cálculos.

·         Bases de datos.

·         Programas gráficos.

La computadora está compuesta por: partes externas e internas.

PARTES EXTERNAS

MONITOR: es un dispositivo de salida que, mediante una interfaz, muestra los resultados del procesamiento de una computadora. El concepto de monitor fue definido por primera vez por Charles Antony Richard Hoare en un artículo del año 1974.

RATÓN: es un periférico de entrada de la computadora de uso electrónico, generalmente fabricado en plástico, utilizado como entrada o control de datos. Se utiliza con una de las manos del usuario y detecta su movimiento relativo en dos dimensiones por la superficie horizontal en la que se apoya, reflejándose habitualmente a través de un puntero o flecha en el monitor.

TECLADO: es un periférico o dispositivo que consiste en un sistema de teclas, como las de una máquina de escribir, que permite introducir datos a un ordenador o dispositivo digital. Los teclados están compuestos por diferentes tipos de teclas que son: las teclas alfanuméricas, las de puntuación y las especiales.

CPU: Unidad de procesamiento central, esta es la parte más importante ya que es el cerebro de la computadora, dentro de ella se realizan todas las tareas comandadas por el usuario, ella consta de partes específicas internas que serán explicadas más adelante.

GABINETE: El gabinete es la parte externa de la computadora y hay dos tipos principales, torre y de escritorio. En la clase de torre, las hay mini torre, media torre y torre completa que son los que se utiliza para servidores. Dentro del gabinete se encuentran todos los dispositivos principales.

BOCINAS: los parlantes se utilizan para escuchar los sonidos del computador, para escuchar música o sonidos de errores, etc.

IMPRESORAS: es un periférico de computadora que permite producir una copia permanente de textos o gráficos de documentos almacenados en formato electrónico, imprimiendo en papel de lustre los datos en medios físicos, normalmente en papel o transparencias, utilizando cartuchos de tinta o tecnología láser.

MICRÓFONO: Aparato electrónico destinado a captar las ondas sonoras y transformarlas en oscilaciones eléctricas.

ESCÁNER: es un periférico que se utiliza para convertir, mediante el uso de la luz, imágenes o cualquier otro impreso a formato digital.

IMPRESORA MULTIFUNCIÓN O DISPOSITIVO MULTIFUNCIONAL: es un periférico que se conecta a la computadora y que posee las siguientes funciones aparte de la impresión dentro de un único bloque físico:


· Libreta.

· Escáner.

· Fotocopiadora, ampliando o reduciendo el original.

· Fax (algunos modelos).

· Lector de tarjetas para la impresión directa de fotografías de cámaras digitales(algunos modelos).

· Disco duro para almacenar documentos e imágenes (solo las unidades más grandes utilizadas en oficinas).

CÁMARA WEB O CÁMARA DE RED: (en inglés: webcam) es una pequeña cámara digital conectada a una computadora la cual puede capturar imágenes y transmitirlas a través de Internet, ya sea a una página web o a otra u otras computadoras de forma privada.


PARTES INTERNAS

FUENTE DE PODER: La fuente de poder es un accesorio sumamente importante en cualquier equipo de cómputo debido a que almacena la energía del equipo y en caso de que se vaya la luz, le permite salvar los documentos y apagar la computadora sin la pérdida de información.

MICROPROCESADOR: que también lo llamaremos procesador o CPU (Central Processing Unit – Unidad Central de Procesamiento), constituye el cerebro de una computadora. Éste se encarga de tomar la información que recibe de diferentes fuentes, efectuar los procesos necesarios a dicha información y enviar el resultado al destino que se le indicó.

MEMORIAS: es el lugar donde el ordenador almacena los programas y los datos que está utilizando. Existen dos tipos de memorias: La MEMORIA RAM (Random Acces Memory). Está integrada por uno o más chips y se utiliza como memoria de trabajo donde podemos guardar o borrar nuestros programas y datos. Y La MEMORIA ROM (Read Only Memory) consiste e en un chip que tiene gravados una serie de programas y datos indispensables para funcionamiento del ordenador: sistema de autoarranque, control del hardware básico, diagnóstico.

DISCO DURO: es un dispositivo de almacenamiento no volátil, es decir conserva la información que le ha sido almacenada de forma correcta aun con la perdida de energía, emplea un sistema de grabación magnética digital, es donde en la mayoría de los casos se encuentra almacenado el sistema operativo de la computadora.

TARJETA DE VIDEO: es una tarjeta de expansión para una computadora, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor.

TARJETA DE SONIDO: es una tarjeta de expansión para computadoras que permite la entrada y salida de audio bajo el control de un programa informático llamado controlador (en inglés Driver).

MOTHERBOARD: (placa madre) es una tarjeta en donde se ubican los componentes clave de una computadora. Contiene el microprocesador, la memoria y otros circuitos que son fundamentales para el funcionamiento de la PC.

VENTILADORES: es un abanico que se encuentra en el procesador que permite enfriar los componentes en la tarjeta madre.

SOFTWARE

El Software es el soporte lógico e inmaterial que permite que la computadora pueda desempeñar tareas inteligentes, dirigiendo a los componentes físicos o hardware con instrucciones y datos a través de diferentes tipos de programas.


El Software son los programas de aplicación y los sistemas operativos, que según las funciones que realizan pueden ser clasificados en:

· Software de Sistema.

· Software de Aplicación.

· Software de Programación.


Se llama Software de Sistema o Software de Base al conjunto de programas que sirven para interactuar con el sistema, confiriendo control sobre el hardware, además de dar soporte a otros programas.

El Software de Aplicación son los programas diseñados para o por los usuarios para facilitar la realización de tareas específicas en la computadora, como pueden ser las aplicaciones ofimáticas (procesador de texto, hoja de cálculo, programa de presentación, sistema de gestión de base de datos...), u otros tipos de software especializados como software médico, software educativo, editores de música, programas de contabilidad, etc.

El Software de Programación es el conjunto de herramientas que permiten al desarrollador informático escribir programas usando diferentes alternativas y lenguajes de programación.

Este tipo de software incluye principalmente compiladores, intérpretes, ensambladores, enlazadores, depuradores, editores de texto y un entorno de desarrollo integrado que contiene las herramientas anteriores, y normalmente cuenta una avanzada interfaz gráfica de usuario (GUI).