Fundamentos De Computadores

446 Pages·8.914 MB·Spanish

by  Uoc

Fundamentos de
computadores
PID_00160302
Material docente de la UOC
CC-BY-SA • PID_00160302 Fundamentos de computadores
Montse Peiron Guàrdia Lluís Ribas i Xirgo Fermín Sánchez Carracedo
Doctora en Informática (1996). Licenciado en Informática (1989) Doctor en Informática desde 1996
Profesora del Departamento de y doctorado en Informática (1996) por la Universidad Politécnica
Arquitectura de Computadores por la Universidad Autónoma de de Cataluña (UPC). Desde 1987,
de la Universidad Politécnica Barcelona. Profesor titular del profesor titular de dicha universidad,
de Cataluña (1990-2000). Departamento de Microelectrónica adscrito al Departamento de
y Sistemas Electrónicos desde 1989 Arquitectura de Computadores,
de la misma universidad. Consultor y desde 1997, profesor consultor de
de la Universitat Oberta de la Universitat Oberta de Catalunya
Catalunya desde 1997. (UOC). Sus áreas de investigación
Actualmente, imparte docencia principales son el desarrollo de
de asignaturas tanto de software nuevas arquitecturas multihilo para
como de hardware en la Escuela procesadores VLIW, la sostenibilidad
de Ingeniería (EE) de la UAB. en las tecnologías de la información
También ha impartido o imparte y el desarrollo de nuevas estrategias
docencia en cursos de doctorado educativas para adaptar los estudios
y de máster, especialmente en universitarios actuales al Espacio
relación con sistemas de agentes Europeo de Educación Superior.
físicos con controladores hardware/
software empotrados y distribuidos.
En la vertiente investigadora es jefe
del grupo de investigación SHADES.
A. Josep Velasco González Ramon Costa Castelló
Miembro de la Unidad de Doctor en Informática por la
Microelectrónica del Departamento Universidad Politécnica de Cataluña
de Informática de la Universidad (UPC). Desde 1993 trabaja en el
Autónoma de Barcelona desde Instituto de Organización y Control
1989. Doctorado en Informática de Sistemas Industriales (IOC) y
en 1997 en la especialidad en el Departamento de Ingeniería
de Microelectrónica. Desarrolla de Sistemas, Automática e
la actividad docente y de Informática Industrial (ESAII) de la
investigación en el campo del diseño UPC, donde realiza diferentes tareas
e implementación de los circuitos de investigación y docencia en el
digitales en la Escuela de Ingeniería ámbito de los sistemas informáticos
de la UAB. de tiempo real y el control por
computador.
El encargo y la creación de este material docente han sido coordinados por los
profesores: Montse Serra Vizern, David Bañeres Besora
Primera edición: septiembre 2011
 Montse Peiron Guàrdia, Lluís Ribas Xirgo, Fermín Sánchez Carracedo, A. Josep Velasco González
Todos los derechos reservados
© de esta edición, FUOC, 2011
Av. Tibidabo, 39-43, 08035 Barcelona
Diseño: Manel Andreu
Material realizado por: Eureca Media, SL
Depósito legal: B-27.712-2011
ISBN: 978-84-693-9186-0
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(BY-SA) v.3.0 España de Creative Commons. Se puede modificar la obra, reproducirla, distribuirla o comunicarla públicamente siempre que se cite
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CC-BY-SA • PID_00160302 3 Fundamentos de computadores
Contenidos
Módulo didáctico 1
Introducción a los fundamentos de los computadores
A. Josep Velasco González
1. El estudio de los fundamentos de los computadores
2. La evolución de los computadores
3. ¿Cómo son los computadores digitales actuales?
Módulo didáctico 2
Representación de la información
A. Josep Velasco González
1. Los números y los sistemas de representación
2. Representación de los números en un computador
3. Otros tipos de representaciones
Módulo didáctico 3
Los circuitos lógicos combinacionales
Montse Peiron Guàrdia, Fermín Sánchez Carracedo
1. Fundamentos de la electrónica digital
2. Implementación de circuitos lógicos combinacionales
3. Bloques combinacionales
Módulo didáctico 4
Los circuitos lógicos secuenciales
Montse Peiron Guàrdia, Fermín Sánchez Carracedo
1. Caracterización de los circuitos lógicos secuenciales
2. El biestable D
3. Bloques secuenciales
4. El modelo de Moore
Módulo didáctico 5
Estructura básica de un computador
Lluís Ribas i Xirgo
1. Màquinas de estados
2. Máquinas algorítmicas
3. Arquitectura básica de un computador
CC-BY-SA • PID_00160302 4 Fundamentos de computadores
Introducción
a los fundamentos
de los computadores
A. Josep Velasco González
PID_00163597
CC-BY-SA • PID_00163597 2 Introducción a los fundamentos de los computadores
CC-BY-SA • PID_00163597 Introducción a los fundamentos de los computadores
Índice
Introducción .......................................................................................... 5
Objetivos ................................................................................................. 6
1. El estudio de los fundamentos de los computadores ............. 7
1.1. ¿Por qué estudiar los fundamentos de los computadores? .......... 7
1.2. ¿Qué tenemos que saber para entender los computadores? ........ 7
1.2.1. ¿Qué es la electrónica digital? ........................................... 8
1.2.2. La codificación de la información .................................... 9
1.2.3. Los sistemas digitales ........................................................ 10
2. La evolución de los computadores .............................................. 12
2.1. Primera generación (1940-1955) .................................................. 13
2.2. Segunda generación (1955-1965) ................................................. 14
2.3. Tercera generación (1965-1970) ................................................... 15
2.4. Cuarta generación (1970-) ............................................................ 15
3. ¿Cómo són los computadores digitales actuales? ................... 17
3.1. Arquitectura de Von Neuman ...................................................... 18
3.2. La arquitectura de Harvard ........................................................... 20
Resumen .................................................................................................. 21
Bibliografía ............................................................................................ 23
CC-BY-SA • PID_00163597 Introducción a los fundamentos de los computadores
CC-BY-SA • PID_00163597 5 Introducción a los fundamentos de los computadores
Introducción
Actualmente, el uso de los ordenadores está plenamente generalizado en nuestra
sociedad. Los encontramos por todas partes. Se han convertido en una herra-
mienta de la que conocemos un buen número de funcionalidades y a la que
damos un montón de aplicaciones muy variadas para facilitar nuestro trabajo
o mejorar nuestra calidad de vida.
El éxito de los computadores digitales deriva del hecho de que son máquinas
de propósito general, que pueden ser programadas para casi cualquier tarea si
se dispone de la interfaz adecuada. Puede ser, al mismo tiempo, una herra-
mienta de trabajo y un dispositivo de ocio. La misma máquina puede llevar a
cabo cálculos sofisticados para hacer simulaciones de procesos, convertirse en
una herramienta de precisión para dibujar planos o gestionar con eficiencia
una base de datos compleja.
En este módulo presentamos la estructura básica de los computadores actuales, la
evolución que han sufrido hasta llegar al estado actual y una introducción a
los conceptos que se irán desarrollando a lo largo de los módulos siguientes,
para entender en profundidad el funcionamiento de los computadores digitales.
CC-BY-SA • PID_00163597 6 Introducción a los fundamentos de los computadores
Objetivos
El objetivo de este módulo es presentar la estructura básica de un computador
digital, poniendo de manifiesto los conocimientos que se trabajarán para en-
tender en profundidad su funcionamiento y su diseño. Con este módulo se
persigue:
1. Saber diferenciar entre la electrónica digital y la electrónica analógica.
2. Entender que es posible codificar cualquier información con un conjunto
reducido de símbolos, como 0 y 1.
3. Conocer a grandes rasgos, la evolución de los computadores y las mejoras
tecnológicas que han marcado cambios cualitativos profundos.
4. Conocer la arquitectura básica de un computador digital actual.
Entender la estructura básica de un computador digital es el objetivo final del
curso. En este módulo se describe la arquitectura de un computador a grandes
rasgos. A lo largo de los módulos siguientes se irán presentando conceptos,
herramientas y metodologías para entender con profundidad el funcionamiento
y la construcción de este tipo de máquinas.