Fundamentos de la Computación

1. Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas Departamento de Estudios Profesionales Genéricos Academias de Tecnología Informática Fundamentos de la Computación Licenciatura en Ciencias de la Informática M. en C. Ángel Gutiérrez González angutierrez@ipn.mx

2. Objetivos: Al término de este curso el alumno: Habrá adquirido los conocimientos generales acerca de la computación, así como la arquitectura y funcionamiento de la computadora digital además de sus periféricos. Se aplicaran los conceptos de forma práctica. Fundamentos de la Computación

3. Contenido: UNIDAD I. Introducción UNIDAD II. Componentes Principales de una Computadora UNIDAD III. Conceptos de Programación UNIDAD IV. Ambientes de Procesamiento de Datos UNIDAD V. Sistema Operativo UNIDAD VI. Tópicos Bibliografía Fundamentos de la Computación

4. Fundamentos de la Computación Objetivos particulares: Al término de esta unidad, el alumno: Conocerá los avances más recientes y las tendencias tecnológicas en las computadoras y su utilización. Unidad VI: Tópicos Sistema Operativo

5. Unidad VI. Tópicos 6.1 CULTURA Y DESARROLLO ORGANIZACIONAL6.2 MEMORIA CACHE6.3 ARQUITECTURAS CICS Y RISC 6.4 SISTEMAS DE MULTIPROCESAMIENTO 6.5 SISTEMAS DE PROCESAMIENTO DISTRIBUIDO 6.6 REDES DE COMPUTADORAS 6.7 PROTOCOLOS ESTANDARES Bibliografía (Unidad VI) Al término de La unidad se incluye una lista de actividades de aprendizaje a para ser realizadas por los alumnos participantes. Tópicos

6. 6.1. Cultura y desarrollo organizacional Es el conjunto de valores, normas, creencias orientadoras y entendimientos compartidos por miembros de la organización . Proporciona a los miembros sentidos de identidad organizacional y genera con ellos un compromiso con las creencias y valores que son más grandes que ellos mismos. El elemento fundamental para aprovechar las tecnologías de la información son los recursos humanos, la capacidad de innovación, asimilación e incorporación de la informática para atender adecuada y responsablemente las prioridades nacionales y las de las diversas organizaciones depende, más que de ningún otro elemento, de la calidad de los especialistas y de los conocimientos acerca de la herramienta informática de servidores públicos, empresarios, maestros y la población en general. En este contexto se distinguen dos elementos: la educación para informáticos, y la educación en informática para no especialistas. La primera pretende atender las necesidades de formación de recursos humanos encargados de desarrollar, explotar, enseñar, diseñar e integrar soluciones para resolver problemas o mejorar procesos mediante tecnologías de información. La segunda, como cultura informática, concierne a los conocimientos que los individuos deben tener para aprovechar esta tecnología y adaptarse a los cambios que propicia en su vida cotidiana el nuevo entorno tecnológico. La informática debe concebirse como un factor estratégico que incluya los aspectos de telecomunicaciones, microelectrónica y computación como tecnologías asociadas, pero que incluya también aspectos de organización y uso de estas tecnologías incorporadas a diversos aspectos industriales y sectoriales. Tópicos

7. 6.1. Cultura y desarrollo organizacional La informática debe concebirse como un factor estratégico que incluya los aspectos de telecomunicaciones, microelectrónica y computación como tecnologías asociadas, pero que incluya también aspectos de organización y uso de estas tecnologías incorporadas a diversos aspectos industriales y sectoriales. El desarrollo organizacional comienza con un fundador o un líder inicial que articula e implementa valores particulares a una manera de una visión filosófica o una estrategia de negocios. Cuando estas ideas valores llevan al éxito se institucionalizan y en consecuencia surge la cultura organizacional. Tópicos

8. 6.1. Cultura y desarrollo organizacional • Cumple con funciones importantes al momento de: Tópicos

9. 6.2. Memoria Cache La memoria caché es una clase de memoria RAM estática(SRAM) de acceso aleatorio y alta velocidad, situada entre el CPU y la RAM; se presenta de forma temporal y automática para el usuario, que proporciona acceso rápido a los datos de uso más frecuente. La ubicación de la caché entre el microprocesador la RAM, hace que sea suficientemente rápida para almacenar y transmitir los datos que el microprocesador necesita recibir. La memoria caché se carga desde la RAM con los datos y/o instrucciones que ha buscado la CPU en las últimas operaciones. La CPU siempre busca primero la información en la caché, lo normal es que va encontrar ahí la mayoría de las veces, con lo que el acceso será muy rápido. Pero si no encuentra la información en la caché, se pierde un tiempo extra en acudir a la RAM y copiar dicha información en la caché para su disponibilidad. • El tiempo de acceso al almacenamiento decrece • La velocidad de acceso al almacenamiento aumenta • El costo de almacenamiento por bit aumenta • La capacidad de almacenamiento decrece Almacenamiento Cache (SRAM) Almacenamiento primario (RAM) Almacenamiento secundario La CPU sólo puede hacer referencia a código y datos después de trasladar la información al almacenamiento primario Tópicos

10. 6.2. Memoria Cache Hay tres tipos de memoria caché: • Las memorias caché son extremadamente rápidas, con la ventaja añadida de no tener latencia, por lo que su acceso no tiene ninguna demora... pero es un tipo de memoria muy cara. • Esto, unido a su integración en el procesador (ya sea directamente en el núcleo o no) limita bastante el tamaño, por un lado por lo que encarece al procesador y por otro por el espacio disponible. Tópicos

11. 6.3. Arquitectura CISC y RISC Al momento de diseñar un microprocesador se debe decidir cuál será su juego de instrucciones: Tópicos

12. 6.3. Arquitectura CISC y RISC Arquitectura CISC • La arquitectura CISC (Computadora de Conjunto de Instrucciones Complejas) se refiere a la conexión permanente del procesador con las instrucciones complejas, difíciles de crear a partir de las instrucciones de base. • Dado que los procesadores basados en la arquitectura CISC sólo pueden procesar una instrucción a la vez, el tiempo de procesamiento es una función del tamaño de la instrucción. • RISC se utilizaba para entornos de red, mientras que CISC se aplicaba en ordenadores domésticos. • La arquitectura CISC son instrucciones de carácter muy amplio y permiten operaciones complejas entre operandos situados en la memoria o en los registros internos. • Este tipo de arquitectura dificulta el paralelismo entre instrucciones, por lo que la mayoría de los sistemas CISC son de alto rendimiento • Implementan un sistema que convierte dichas instrucciones complejas en varias instrucciones simples, llamadas generalmente microinstrucciones. Instrucciones de maquina Conversión de micro código Microinstrucciones Ejecución de Microinstrucciones Tópicos

13. 6.3. Arquitectura CISC y RISC • La arquitectura RISC hace que las instrucciones sean ejecutadas lo más rápidamente posible. • Las instrucciones más breves y sencillas de un procesador RISC son capaces de ejecutarse mucho más aprisa que las instrucciones más largas y complejas de un chip CISC. • Sin embargo, este diseño requiere de mucha más RAM y de una tecnología de compilador más avanzada. • Los comandos que incorpora el chip RISC en su ROM constan de varias instrucciones pequeñas que realizan una sola tarea. • Las aplicaciones son aquí las encargadas de indicar al procesador qué combinación de estas instrucciones debe ejecutar para completar una operación mayor. • Entre las ventajas de RISC tenemos las siguientes: • La CPU trabaja más rápido al utilizar menos ciclos de reloj para ejecutar instrucciones. • Utiliza un sistema de direcciones no destructivas en RAM. (A diferencia de CISC, RISC conserva después de realizar sus operaciones en memoria los dos operandos y su resultado, reduciendo la ejecución de operaciones).   • Cada instrucción puede ser ejecutada en un solo ciclo del CPU Arquitectura RISC Instrucciones de maquina Ejecución de instrucciones Tópicos

14. 6.4. Sistemas de Multiprocesamiento • Un multiprocesador se define como una computadora que contiene dos o más unidades de procesamiento que trabajan sobre una memoria común bajo un control integrado. • Los sistemas de ordenador de multiprocesador son caros y encontraron su uso sólo en la aplicación de informática compleja y en la alta velocidad que funda el punto aplicación de cálculo numérica en espacios de Investigación e Industria. • Si un procesador falla, los restantes continúan operando. • Un procesador que falla habrá de informarlo a los demás de alguna manera, para que se hagan cargo de su trabajo. • Los procesadores en funcionamiento deben poder detectar el fallo de un • El S. O. debe percibir que ha fallado un procesador y ya no podrá asignarlo y debe ajustar la asignación de recursos para evitar la sobrecarga del sistema que está degradado. Tópicos

15. 6.4. Sistemas de Multiprocesamiento • En un sistema de multiprocesamiento: • Procesadores múltiples son empleados a ejecutar más de una actividad al mismo tiempo, • La multiprogramación permite que programas múltiples residan en áreas separadas de la memoria principal al mismo tiempo. • Con este acercamiento, es posible mantener dos o más empleos simultáneamente en la ejecución o en estados de la ejecución. • Un sistema operativo multiproceso coordina las operaciones de las computadoras multiprocesadores. • Ya que cada CPU en una computadora de multiproceso puede estar ejecutando una instrucción, el otro procesador queda liberado para procesar otras instrucciones simultáneamente. • Al usar una computadora con capacidades de multiproceso incrementamos su velocidad de respuesta y procesos. Tópicos

16. 6.5. Sistemas de procesamiento distribuido • En un sistema operativo distribuido los usuarios pueden acceder a recursos remotos de la misma manera en que lo hacen para los recursos locales. • Permiten distribuir trabajos, tareas o procesos, entre un conjunto de procesadores. Puede ser que este conjunto de procesadores esté en un equipo o en diferentes. • Los sistemas distribuidos deben de ser muy confiables, ya que si un componente del sistema se descompone otro componente debe de ser capaz de reemplazarlo. • Entre los diferentes Sistemas Operativos distribuidos que existen tenemos los siguientes: Sprite, Solaris, Mac, Spring, Taos, etc. • Puede ser abierto o cerrado con respecto al hardware o al software. • Trabajo en grupo. • Multi-proceso, multi-programación. Ejecuciones paralelas en el sistema. Diferentes usuarios usando los mismos recursos o respondiendo a pedidos del “cliente”. Tópicos

17. 6.6. Redes de computadoras • Una red de computadoras es una interconexión de computadoras para compartir información, recursos y servicios. • Esta interconexión puede ser a través de un enlace físico (alambrado) o inalámbrico. • Los usuarios de una red pueden compartir archivos, impresoras y otros recursos, enviar mensajes electrónicos y ejecutar programas en otros ordenadores. Tópicos

18. 6.6. Redes de computadoras • Existen 3 tipos principales de redes de computadora. Redes de Área Local (LAN). • Todas se conectan entre sí por varios medios y topología, a la computadora(s) que se encarga de llevar el control de la red es llamada "servidor" y a las computadoras que dependen del servidor, se les llama "nodos" o "estaciones de trabajo". Redes Metropolitanas (MAN). • Son una versión más grande de una LAN • Puede ser pública o privada. • Una MAN puede soportar tanto voz como datos. • Una MAN tiene uno o dos cables y no tiene elementos de intercambio de paquetes o conmutadores, lo cual simplifica bastante el diseño. Redes de Área Amplia (WAN). • Son redes que cubren una amplia región geográfica, un país o un continente. • Este tipo de redes contiene máquinas que ejecutan programas de usuario llamadas hosts o sistemas finales • Los sistemas finales están conectados a una subred de comunicaciones. • La función de la subred es transportar los mensajes de un host a otro. Tópicos

19. 6.6. Redes de computadoras Topología de una redes Es el patrón de interconexión entre nodos y servidores o computadoras. Existe tanto la topología lógica (la forma en que es regulado el flujo de los datos) , Como la topología física ( la distribución física del cableado de la red). Las topologías físicas de red más comunes son: Topología de estrella.- Red de comunicaciones en que la que todas las terminales están conectadas a un núcleo central, si una de las computadoras no funciona, esto no afecta a las demás, siempre y cuando el "servidor" no esté caído. Topología Bus Lineal.- Todas las computadoras están conectadas a un cable central, llamado el "bus" son de las más fáciles de instalar y baratas. Topología de anillo.- Todas las computadoras o nodos están conectados el uno con el otro, formando una cadena o círculo cerrado. Tópicos

20. 6.6. Redes de computadoras estrella Tópicos

21. 6.6. Redes de computadoras • Una red se compone en forma básica de lo siguiente: • Servidor.- El servidor es la máquina principal de la red, la que se encarga de administrar los recursos de la red y el flujo de la información. • Estación de trabajo.- Es una computadora que se encuentra conectada físicamente al servidor por medio de algún tipo de cable. • Sistema Operativo de Red.- Es el Software que se encarga de ad • Recursos a compartir.- todos aquellos dispositivos de Hardware que tienen un alto costo y que son de alta tecnología • Hardware de Red.- Son aquellos dispositivos que se utilizan para interconectar a los componentes de la red Tópicos

22. 6.6. Redes de computadoras Tópicos

23. 6.6. Redes de computadoras Router wireless Fax conmutador telefono Conmutador switch Torre de comunicaciones gateway Redes inalambricas Soundstation wireless hosting Tarjeta de red inalambrica concentrador Mouse wireless W-LAN inalambrica router Antenas parabolicas Adaptador de red Conmutador multieuro Conmutador matriz Topcom wireless modem Clearchat pc wireless Sistemas de cableado Repetidor de señal Gateway wifi Fibra optica Tópicos Adsl2, modem, router, switch switch wlan

24. 6.7. Protocolos estándar Un protocolo es un método estándar que permite la comunicación entre procesos (que potencialmente se ejecutan en diferentes equipos). Es un conjunto de reglas y procedimientos que deben respetarse para el envío y la recepción de datos a través de una red. En Internet, los protocolos utilizados pertenecen a una sucesión de protocolos o a un conjunto de protocolos relacionados entre sí. Este conjunto de protocolos se denomina TCP/IP TCP/IP es un conjunto de protocolos. La sigla TCP/IP significa "Protocolo de Control de transmisión/Protocolo de Internet“ Proviene de los nombres de dos protocolos importantes del conjunto de protocolos, es decir, del protocolo TCP y del protocolo IP. Tópicos

25. 6.7. Protocolos estándar • TCP/IP cumple con ciertos criterios, entre ellos: • Dividir mensajes en paquetes; • Usar un sistema de direcciones; • Enrutar datos por la red; • Detectar errores en las transmisiones de datos. • TCP/IP representa la manera en la que se realizan las comunicaciones en una red; la noción de implementación: • La designación TCP/IP generalmente se extiende a software basado en el protocolo TCP/IP. • El modelo TCP/IP es muy similar al modelo OSI (modelo de 7 capas) que fue desarrollado por la Organización Internacional para la Estandarización (ISO) que estandariza la comunicación entre equipos para que diferentes fabricantes puedan desarrollar productos (software o hardware) compatibles. Tópicos

26. 6.7. Protocolos estándar • Protocolo de Internet o Internet Protoco(IP). • Protocolo de Resolución de Dirección (ARP). • Protocolo de Resolución de Dirección Inversa (RARP). • Protocolo de Mensajes de Control de Internet(ICMP). • Protocolo de Control de Transmisión(TCP). • Protocolo de Datagrama de Usuário protocolo(UDP). • Protocolo de Línea Serial de Internet(SLIP). • Protocolo Punto a Punto (PPP). • Protocolo de transferência de hipertexto(HTTP). Tópicos

27. 6.8. Sistemas abiertos • El término surgió a principios de los 1980, para describir los sistemas basados en Unix. • Los sistemas abiertos incluían interfaces de programación e interconexiones periféricas estandarizadas. • La idea de sistemas abiertos surge de la necesidad de un sistema operativo estándar mundial; y éstos estándares deberían ofrecer los siguientes elementos: Tópicos

28. 6.8. Sistemas abiertos • La capa física: define la manera en la que los datos se convierten físicamente en señales digitales en los medios de comunicación (pulsos eléctricos, modulación de luz, etc.). • La capa de enlace de datos: define la interfaz con la tarjeta de interfaz de red y cómo se comparte el medio de transmisión. • La capa de red permite administrar las direcciones y el enrutamiento de datos, es decir, su ruta a través de la red. • La capa de transporte se encarga del transporte de datos, su división en paquetes y de los errores de transmisión. • La capa de sesión define el inicio y la finalización de las sesiones de comunicación entre los equipos de la red • La capa de presentación define el formato de los datos que maneja la capa de aplicación. • La capa de aplicación le brinda aplicaciones a la interfaz. Por lo tanto, es el nivel más cercano a los usuarios. Tópicos

29. 6.8. Sistemas abiertos En 1977, para solucionar el problema de arquitectura, la Organización Internacional de Estandarización (ISO), desarrollo el modelo de arquitectura llamado "Modelo de Referencia para la Intercomunicación de Sistemas Abiertos“ ( OSI). El modelo evoluciono y estructuro siete niveles, los tres inferiores constituyen un estándar llamado X.25 Tópicos

30. 6.8. Sistemas abiertos Un sistema abierto es aquel que es capaz de hacer que todos los componentes del sistema de la computadora sean compatibles en cualquier ambiente sin importar la compañía que lo haya producido. Tópicos

31. 6.7. Sistemas abiertos Beneficios Características • Obtienen gran integración de subsistemas de información en una base de datos única. • Menos costosos, complejidad mínima y más flexibles. • No están atados a un solo tipo de hardware propietario. • Cumplen y/o generan estándares. • El software posee alto grado de portabilidad. • Flexibilidad de los lenguajes de programación. • Manejo de ambientes operativos distintos (desarrollo y producción). Tópicos

32. González, A. José, “Comunicación Organizacional” Universidad Anahuac, México, 1995. Goldhaber, Gerald, “Comunicación Organizacional”, Ed. Diana, México 1991. Daft, Richard, L. “Teoría y Diseño Organizacional” International Thomson Editores, México, 2000. Mancebo del C, J. Manuel, “La administración Moderna y el Desarrollo Organizacional”, UNO, 1998 Gutiérrez, Mario, “Administrar para la Calidad”, Ed. Noriega Limusa, México, 1991. Black, Sam, “ABC de las Relaciones Públicas”, Ed. Gestión 2000, España, 1999 http://es.kioskea.net/contents/initiation/lan.php3 http://www.mastermagazine.info/termino/6498.php http://linuxadictos.com/2009/02/03/como-funciona-una-red-p2p/ http://www.bloginformatico.com/topologia-de-red.php http://www.angelfire.com/cantina/alegre0/otrastopologias.htm Bibliografía (unidad VI) Tópicos

33. En discusión grupal plantear cual es papel que juega el informático dentro de la cultura de una organización. Investigar los avances que hay en la utilización de la memoria Cache, cuales son principales aplicaciones, potencialidades y beneficios que puede aportar con su utilización. Verificar la vigencia de utilización y describir las principales diferencias que existen entre las tecnologías CICS y RISC. Con ejemplos, explicar, el multiprocesamiento y procesamiento distribuido, sus diferencias principales y el beneficio que se obtiene de utilizar uno u otro. Analizar y discutir en grupo las distintas tipos de redes que existe, su topología, los protocolos que utilizan, su campo de aplicación y sus posibles tendencias de acuerdo a su aplicación. Discusión en grupo sobre las tendencias tecnológicas que se están dando en materia de tecnologías de información y comunicación. Actividades de aprendizaje Tópicos

34. Instituto Politécnico Nacional Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas Departamento de Estudios Profesionales Genéricos Academias de Tecnología Informática Fundamentos de la Computación • Fin de la Unidad VI: Tópicos Licenciatura en Ciencias de la Informática !Gracias por su atención¡ M. en C. Ángel Gutiérrez González angutierrez@ipn.mx