1-Introduccion Al Hardware

Escuela Superior N 49 Cap. Gral. J. J. de Urquiza Carrera Analista de Sistemas de Computacin

SISTEMAS

DE

COMPUTACIN I


UUNN

II DDAA

DD II

IINNTTRROODDUUCCCCIIOONN

AALL HHAARRDDWWAARREE

UI Introduccin al Hardware - Pgina N: 1


CCOONNCCEEPPTTOOSS PPRREEVVIIOOSS

DDEEFFIINNIICCIIOONNEESS COMPUTADORA Una computadora es una mquina, numrica, secuencial, automtica y universal.

Numrico: Porque toda la informacin que puede manejar una computadora se compone de nmeros, en combinaciones convenientes (ceros y unos). Secuencial: Porque una computadora ejecuta rdenes (programas), en orden secuencial, segn le son proporcionadas. Automtica: Porque una vez suministradas las rdenes apropiadas, la computadora las ejecuta sin necesidad de la intervencin del operador. Universal: Porque son aplicables a cualquier campo de la actividad humana.

HARDWARE Con sta palabra se designa a todos los componentes fsicos que integran un sistema de computacin. En otras palabras, se denomina HARDWARE a los circuitos, gabinetes, cables, etc., y todo lo que es tangible. SOFTWARE Este concepto engloba a los programas, manuales, y documentacin referida al sistema. Cada conjunto de instrucciones que permiten a la computadora realizar una determinada tarea, se denomina Programa. Existen programas del usuario, que son los destinados a conseguir que la mquina resuelva los problemas que el mismo usuario plantea, Pero adems existen otros programas, que integran lo que se denomina Software de Base, y que actan sobre la mquina tornndola ms "amigable", es decir permitiendo crear un ambiente de trabajo que al usuario le resulte ms cmodo. Dentro de los programas del Software de Base, lo ms importantes son los que integran el Sistema Operativo.



AARRQQUUIITTEECCTTUURRAA BBSSIICCAA DDEE UUNNAA MMIICCRROOCCOOMMPPUUTTAADDOORRAA Una microcomputadora responde a un esquema bsico, donde cada una de sus partes realiza tareas especficas que definen su funcionamiento. En el siguiente esquema podremos observar estas partes componentes y su interconexin.

p

A L U

Unidad de Control

Memoria R A M

Memoria R O M

Unidades de

Entrada/Salida

UPF

Memoria CACH

Placa Madre

P

E

R I

F

E

R I

C

O

S

Dnde: Microprocesador (P CPU)

Est contenido en un nico chip, y realiza las funciones de la unidad de control de procesamiento (CPU). Dentro de l se distinguen varias unidades fundamentales, como ser: Unidad Aritmtica y Lgica (ALU) Es la encargada de realizar los clculos aritmticos bsicos (generalmente suma y con nmeros enteros) y resolver operaciones lgicas.



ntre otros.

Unidad De Control (UC) Es la que mantiene el control de todo el sistema. Procesa secuencialmente cada una de las instrucciones y controla el trfico de la informacin hacia las unidades. Unidad de Punto Flotante (UPF) Tambin llamado Coprocesador Matemtico, incluye un nmero de instrucciones especficas para realizar operaciones con nmeros de punto flotante. De esta manera, con una nica instruccin se consigue dar soporte a la ALU ante clculos complejos, ya que sta solo puede realizarlos con nmeros enteros y basados en operaciones bsicas. Memoria Cach Memoria utrarpida que permite la optimizacin de velocidad de acceso entre el microprocesador y la memoria RAM. Suele estar integrada en el mismo procesador o como memoria externa. Su funcin es de importancia ya que incide notablemente en el rendimiento del procesamiento del sistema. Memoria RAM (Random Acces Memory)

Es la llamada tambin memoria principal. Es la unidad encargada del almacenamiento de los datos y de las instrucciones que procesan estos datos, como as tambin, de los resultados obtenidos. Es voltil, es decir que cuando se interrumpe la alimentacin de la mquina, todo el contenido de ella se pierde. Las memorias se miden en bytes o en sus mltiplos: 1 Byte = 8 bits Kbyte = 1024 bytes (210) Mbyte = 1024 kbytes (220) Gbyte = 1024 Mbytes (230)

Memoria ROM (Read Only Memory)

Solo pueden leerse, no siendo posible modificar su contenido. Contienen programas provistos por el fabricante, que permiten las funciones de testeo e inicializacin (BOOTEO), a partir del encendido de la mquina, e



Unidades de Entrada/Salida (E/S)

Son las que se encargan de realizar las comunicaciones entre el p o CPU y los perifricos. Suelen estar fsicamente representadas por circuitos (tarjetas) controladoras o por puertos (conectores) de comunicacin.

Perifricos Son aquellos dispositivos externos que permiten la comunicacin entre el usuario y la computadora y viceversa y que no forman parte del microprocesador. Se los suele clasificar en: Perifricos de ENTRADA (INPUT): teclado, mouse, joystick, scanner, etc.

Perifricos de SALIDA (OUTPUT): impresora, monitor, plotter, etc.



discos rgidos y flexibles, pendrive, unidad ctoescritura de CD o

Perifricos de ENTRADA/SALIDA (I/O): le DVD, modems, etc.



EELL LLEENNGGUUAAJJEE DDEE LLAASS CCOOMMPPUUTTAADDOORRAASS Para realizar clculos o para expresar valores de cualquier medicin, utilizamos el sistema de numeracin en el cual cada dgito representa de uno a diez valores osibles: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9. A ste sistema de numeracin se lo conoce como

as computadoras no utilizan el sistema decimal, sino el sistema de numeracin

istema natural onjunto de smbolos conocidos por el usuario), que en el caso de numeracin, consta

ara dar respuesta a esta situacin, veamos algunos conceptos previos enfocados desde los sistemas numricos para facilitar el estudio.

pSistema Decimal. Lbasado en solo dos smbolos (0 y 1) llamado Binario. La pregunta es, entonces, cmo interpreta la computadora nuestro s(cde 10 smbolos (sistema decimal) en solo 2 smbolos (sistema Binario)? P

SSIISSTTEEMMAASS NNUUMMRRIICCOOSSefinimos Sistema de Numeracin como al conjunto de reglas que permiten, con una

os nmeros pueden representarse en diversos sistemas de numeracin, que se

el mismo. El mayor de los mbolos es menor en una unidad a la base del sistema. (Ejemplo.: base del sistema

dos tipos de valores:

ALOR RELATIVO: es de acuerdo a la posicin que ocupe en la configuracin de un

Es posible re iguiente:

Nn = an . b n + + a1 . b 1 + a0 . b 0 + a-1 . b -1 + + a-m . b -m Dnde

b = es la base del sistema ai= son los dgitos, que pueden tomar valores entre 0 y (b - 1)

Dcantidad finita de smbolos, representar un nmero natural cualquiera. Ldiferencian por su base. La BASE de un sistema numrico es el nmero de smbolos distintos que tiene el sistema para la representacin de las cantidades en sdecimal: 10, smbolo mayor: 9). El menor es siempre 0. Los smbolos utilizados se denominan DGITOS. Estos presentan VALOR INTRINSECO o ABSOLUTO: es el referido a la unidad. Vnmero.

presentar un nmero segn una expresin genrica como la s

:



Esta expresin es

VALOR RELATIVO = VALOR ABSOLUTO x PESO Donde

verdadera posicin del dgito dentro del nmero. Para la parte fraccionaria, el exponente es negativo, y su valor absoluto indica la verdadera posicin del dgito.

una suma de Valores Relativos. Vemos que:

: PESO: es la base del sistema elevada a un exponente que indica la posicin del dgito dentro del nmero. Para la parte entera, el exponente es positivo y su valor absoluto es uno menos que la

SSIISSTTEEMMAA DDEECCIIMMAALL IMBOLOS: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9.

ase es 10 y sulta igual a los dedos de las manos, elemento natural para contar. Segn la

egn la expresin vista:

trnseco de 3 es 3 y su valor relativo es 300. e la misma manera, el dgito 7 ocupa la posicin (7 . 10-2). Su valor intrnseco es 7 y

su valor relativo ser 0,07.

SBASE: 10 Es el sistema ms utilizado por sus cualidades humanas, ya que su breexpresin genrica podemos representar un nmero decimal como sigue: Dado el nmero: N10 = 328,17 , podemos desarrollarlo, s N10 = 3 . 10 2 + 2 . 10 1 + 8 . 10 0 + 1 . 10 -1 + 7 . 10 -2 Podemos agregar que en el nmero utilizado como ejemplo, el dgito 3 ocupa la posicin (3 . 102). El valor inD

SSIISSTTEEMMAA BBIINNAARRIIOO IMBOLOS: 0, 1

tema se debe a que los circuitos en omputacin presentan dos estados distintos. As se transform en el sistema utilizado

se pueden hacer que los grupos de bits representen no slo los nmeros inarios, sino tambin otros smbolos, discretos, como los dgitos decimales o las letras

SBASE: 2 Las razones histricas que justifican este siscen circuitos de conmutacin y de computacin. Las computadoras digitales emplean el sistema numrico binario, el cual tiene dos dgitos: 0 y 1. A un dgito binario se lo llama BIT (BInary digiT). La informacin se representa en computadoras digitales en grupos de bit. Con diversas tcnicas de codificacin, bdel alfabeto.



Todas aquellas seales que slo varan a intervalos escalonados, sin tomar valores intermedios y tienen dos tipos de estados se denomina seal binaria, esta es la seal ue se emplea para los sistemas digitales.

.

Estos estados se denominan estado alto

q Seal Binaria: Conocidas tambin como bits (Binary Digit), es la unidad mnima de informacin binaria. A los grupos de 8 bits se les denomina BYTE Tipos de estados: Son el tipo de seales elctricas que toman los sistemas digitales como informacin numrica. y estado bajo, cada uno de estos estados corresponde a un bit de informacin.

do el valor de tensin es 1, se dice que el sistema es de lgica ositiva, sistema ms usual.

que ocupan cada uno de los dgitos e dice que tiene mayor o menor peso. Denominndose el de mayor peso con las

ant Bit), niendo mayor peso aquel dgito que se encuentra ms a la izquierda y siendo el de

.

N 2 = 1 . 2 + 0 . 2 + 1 . 2 + 1 . 2 + 1 . 2

El nmero resultante ser el decimal equivalente, ya que cada trmino de la suma n ste caso: 101,112 = 5,75

Estado Alto (1): cuanp Estado Bajo (0): el sistema es de lgica negativa si al estado 1 le corresponde el valor de tensin ms bajo. Valor posicional de los dgitos. Segn la posicin ssiglas MSB (Most Significant Bit) y la de menor peso, LSB (Least Significtemenor peso el que se encuentra ms a la derecha Segn la expresin general, para el nmero: N 2 = 101,11 2 , se desarrollar:

2 1 0 -1 -1

representa el peso DECIMAL de cada dgito binario. E

SSIISSTTEEMMAA CCUUYYAA BBAASSEE EESS DDEE LLAA FFOORRMMAA 22NNl tener la necesidad de trabajar con nmeros binarios con un nmero considerable de

y rpida.

Acifras, resultan difciles de recordar e incmodo trabajar con ellos. Con el objeto de reducir tal longitud se piensa en un sistema con una mayor cantidad de smbolos, pero que al mismo tiempo ofrezca una conversin simple Los sistemas cuya base fuese de la forma 2n ofreceran una simple conversin desde el binario, ya que como veremos consistira en agrupar de a n cifras binarias y cada una e ellas representara un dgito del nuevo sistema.

or ejemplo: si el nmero de cifras a agrupar es n=2, esto nos indica que la base de tal istema ser 4 (22=4), luego si tenemos el binario 101101,10 la representacin ser:

d

Ps

1. 25 + 0 . 24 + 1 . 23 + 1 . 22 + 0 . 21 + 1 . 20 + 1 . 2-1 + 0 . 2-2



uego, considerando los pesos de la forma (2) debemos agrupar de a dos dgitos

+ 11 . 4 + 01 . 4 + 10 . 4

Notar que los coeficientes que acompa ada peso tienen dos dgitos binarios, y estos nmeros representan los smbol l sistema n rico en base 4, y la correspondencia est dada por el decimal que representa:

Lbinarios: 101101,102 = 10 . (2) + 11 . (2) + 01 . (2) + 10 . (2) = 10 . 42 1 0 -1

an a cos de um

BA E S(2) (10) (4) 00 0 0 01 1 1 10 2 2 11 3 3

Entonces, la representacin genrica anterior quedara:

22 . 4 + 3 . 41 + 1 . 40 + 2 . 4-1 = 231.24

a podra pensarse en otros con ms smbolos, as surgen los L.

Adems de este sistemsistemas OCTAL y HEZADECIMA

SSIISSTTEEMMAA OOCCTTAALL

ASE: 8

omo la base es 8, se puede pensar de la forma 23, lo que nos permite agrupar de a tres cifras binarias y pe ifra octal.

) + 011 . (2) + 011 . (2) + 111 . (2)

Como los dgitos oct ndo la expresin genrica de cada grupo, hallaramos su peso ma , que representara el dgito octal orrespondiente, por lo tanto:

111 011 011, 111 7 3 3, 7

or ltimo quedara: 111011011,1112 = 733,78

SIMBOLOS: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7. B C

nsar que estos 3 dgitos representan una c Por ejemplo: 111011011,1112

111 . (2

ales coinciden con los decimales hasta 7, calculadeci l

c

P



SSIISSTTEEMMAA HHEEXXAADDEECCIIMMAALLIMBOLOS: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F.

os smbolos de este sistema se obtienen utilizando los dgitos del sistema decimal y

= 2 , es posible pensar en un sistema similar al octal para hallar equivalencias ntre binarios y hexadecimales, slo que en este caso, se agrupan de a 4 dgitos

Por ejemplo: 11101

1

entonces poner en correspondencia los decimales del 10 al 15 con las seis letras del alfabeto pa onden a cada grupo:

1110 1101 1011, 1110 14 3 14

DECIMAL HEXAD

SBASE: 16 Llas seis primeras letras del alfabeto. Como 16 4ebinarios.

1011011,11102 reagrupando queda:

110 1101 1011, 1110 su expresin genrica es:

1110 . (2) + 1101 . (2) + 1011 . (2) + 1110 . (2) Bastar

ra encontrar los dgitos hexadecimales que corresp

1 11,

ECIMAL 0 0 1 1 2 2 3 3 4 4 5 5 6 6 7 7 8 8 9 9 10 A 11 B 12 C 13 D 14 E 15 F

Por ltimo quedara: 111011011011,11102 = EDB,E16 La utilidad de este sistema es por su representacin ms corta, al disponer de una mayor cantidad de smbolos.



EEQQUUIIVVAALLEENNCCIIAASS EENNTTRREE SSIISSTTEEMMAASS

DECIMAL BINARIO OCTAL (23) HEXADE AL (24) CIM

0 0000 0 0

1 0001 1 1

2 0010 2 2

3 0011 3 3

4 0100 4 4

5 0101 5 5

6 0110 6 6

7 0111 7 7

8 1000 10 8

9 1001 11 9

10 1010 12 A

11 1011 13 B

12 1100 14 C

13 1101 15 D

14 1110 16 E

15 1111 17 F



CCOONNVVEERRSSIIOONN DDEE SSIISSTTEEMMAASS NNUUMMEERRIICCOOSS Genricamente plantearemos la conversin de un nmero en base B a otro en base h. Est

1) Se convierte el nmero en base B al sistema decimal mediante su

l algoritmo de conversin del sistema decimal a un sistema en base h se realiza en dos

b) Cambio de base de un FRACCIONARIO

a conversin se realiza en dos pasos:

representacin genrica.

2) Se realiza la conversin del sistema decimal al sistema en base h. E

partes:

a) Cambio de base de un ENTERO

CCOONNVVEERRSSIIOONN DDEE DDEECCIIMMAALL AA CCUUAALLQQUUIIEERR BBAASSEE

se. Luego se ordenan los restos de izquierda a derecha omenzando por el ltimo nmero. Los restos que se obtienen constituyen los dgitos

a operacin.

jemplo: 38 2

85

CAMBIO DE BASE DE UN ENTERO Partiendo de N consiste en dividir sucesivamente por la base h hasta que el cociente sea menor que la bacde la nuev E

5 = N

3 2 1 192 2 0 96 2 0 48 2 0 24 2 0 12 2 0 6 2 0 3 2 1 1

Luego: 385 = 1100000012

l nmero N(10) se multiplica repetidamente por el nmero de base h y el acarreo (el memoriza dejando en su lugar cero.

CAMBIO DE BASE DE UN FRACCIONARIO Eentero) se



jemplo: 0,6875 = N2

E

0,6875 X 2

a-1 = 1 1,3750 X 2

a-2 = 0 0,7500 X 2

a-3 = 1 1,5000 X 2

a-4 = 1 1,0000

or ejemplo: si tuviramos que realizar la conversin de 5F,C16 a un sistema en base 5, deb

1) conversin de

2) Se descompone el nmero e y otra fraccionaria:

5,75 = 95 + 0,75

3) Se convierte la parte entera:

5

Luego: 0,6875 = 0,10112 P

era ser:

hexadecimal al decimal equivalente:

5F,C16 = 5 x 161 + F x 160 + C x 16-1 = 95,75

n una parte entera

9

9 5 0 19 5 4 3

Resulta: 95 = 3405

4) Se convierte la parte fraccionaria:

0,75 X 5

a-1 = 3 3,75 X 5

a-2 = 3 3,75

Resulta: 0,75 = 0,335

5) Procedemos a sumar los valores obtenidos en los puntos 3) y 4):

5F,C16 = 340,335



AANNEEXXOO II

PPRRAACCTTIICCAA DDEE

SSIISSTTEEMMAASS

NNUUMMRRIICCOOSS



CCOONNVVEERRTTIIRR AA OOTTRROOSS SSIISSTTEEMMAASS

1) 0,6875 = N2 = 0,10112

N10 = 29 = 358 = 1D16

1242 = 23328 = 100110110102

= 5448 = 1011001002

002

109,125

1134

128 = 266

38 = 1B16

22) 4158 = N4, N10 = 100314 = 269

2) 0,56 = N2 = 0,100012

3) 12,3125 = N2 = 1100,01012

4) 111012 = N8, N16,

5) 5768 = N10 = 382

6) 2540 = N8, N16 = 47548 = 9EC16

7) 3F416 = N2, N10 = 1012 = 11111101002

8) 4DA16 = N10, N8, N2 =

9) 1001112 = N10 = 39

10) 11101012 = N16 = 7516

11) 356 = N16, N2, N8 = 16416

12) 385 = N2 = 1100000012

13) 1576 = N2 = 110001010

14) 11110112 = N8 = 1738

15) 1101101,0012 = N10 =

16) 25740 = N8 = 622148

17) 1716 = N2, N8, N4 = 000101112 = 278 =

18) 1A616 = N10, N2 = 422 = 1101001102

19) 10A16 = N2, N8, N10 = 1000010102 = 4

20) 11C16 = N10, N2 = 284 = 1000111002

21) 1234 = N2, N8, N16 = 110112 = 3

UNIDAD IINTRODUCCIONAL HARDWAREConceptos PreviosDefiniciones

Arquitectura Bsica de una MicrocomputadoraEl Lenguaje de las ComputadorasSISTEMAS NUMRICOSSISTEMA DECIMALSISTEMA BINARIOSISTEMA CUYA BASE ES DE LA FORMA 2nSISTEMA OCTALSISTEMA HEXADECIMAL

EQUIVALENCIAS ENTRE SISTEMASCONVERSION DE SISTEMAS NUMERICOSCONVERSION DE DECIMAL A CUALQUIER BASE

ANEXO IPRACTICA DESISTEMASNUMRICOSCONVERTIR A OTROS SISTEMAS

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