El documento describe los componentes básicos de una computadora, incluyendo la unidad central de procesamiento, la memoria, los dispositivos de entrada y salida, y cómo se interconectan. También explica la historia evolutiva de las computadoras desde las primeras máquinas mainframe hasta la invención del microprocesador y el desarrollo de los circuitos integrados. Por último, introduce conceptos básicos de software como los sistemas operativos, lenguajes de programación y el proceso de compilación.

1. Unidad 0: Repaso
Laboratorio de Sistemas
Operativos
José Ignacio Orlando

2. ¿Qué es una computadora?
• Máquina electrónica que recibe datos y los
procesa para convertirlos en información útil.
• Compuesta por circuitos capaces de ejecutar
instrucciones.
▫ Conjunto de rutinas = Programa.
▫ Quien escribe las rutinas = Programador.
Datos Información
Computadora

3. Arquitectura de una computadora
Máquina de Von Neumann (1940)

4. Arquitectura de Von Neumann
• Computadora formada por 4 componentes:
▫ Unidad Aritmético-Lógica (ALU).
▫ Unidad de Control.
▫ Memoria Central.
▫ Dispositivos de E/S.
• Todas estas partes están interconectadas a través
del bus del sistema.

5. Memoria
• Secuencia de celdas de almacenamiento
numeradas.
• La unidad de almacenamiento es el bit.
• Las celdas de la memoria contienen:
▫ Datos a procesar.
▫ Información de salida.
▫ Secuencias de instrucciones que la computadora
debe ejecutar (programas).

6. Tipos de memoria
• RAM
▫ Random Access Memory (Memoria de Acceso
Aleatorio).
▫ Puede leerse/escribirse.
• ROM
▫ Read Only Memory (Memoria de Sólo Lectura).
▫ Se escribe una sola vez, y luego no puede reescribirse.
▫ Sólo puede leerse.
▫ Ejemplo: Firmware de los celulares.

7. Procesador (CPU)
• Unidad Central de Procesamiento.
• Lee intrucciones/datos de la memoria en código
binario, las interpreta y las ejecuta.
• Formada por:
▫ ALU: lleva a cabo operaciones matemáticas
básicas, lógicas, comparaciones, etc.
▫ UC (Unidad de Control): interpreta las
instrucciones y se las dicta a la ALU, además de seguir
el flujo de control del programa.
• A veces incorporan un coprocesador para
operaciones de punto flotante.

8. Dispositivos de E/S
• Sirven para introducir los datos de entrada (input) u
obtener la información de salida (output).
• No son unidades de almacenamiento masivo!
• Dispositivos de Entrada:
▫ Teclado, mouse, cámara web, micrófono, escáner.
• Dispositivos de Salida:
▫ Monitor, parlantes, impresoras.
• Dispositivos de Entrada/Salida:
▫ Placas de red, monitores touch.

9. Arquitectura real
1. Monitor
2. Placa madre (Motherboard).
3. Procesador (CPU).
4. Puertos ATA.
5. Memoria RAM.
6. Placas de expansión.
7. Fuente de alimentación.
8. Unidad de CD/DVD.
9. Disco rígido.
10. Teclado.
11. Mouse.

10. Monitor
• Formados por un conjunto de celdas
denominadas píxeles.
• Cada píxel contiene 3 partes:
R G B
• 256 niveles de color por parte:
▫ log2256=8 bits.
▫ 256 * 256 * 256 = 16.777.216 de colores!
• El tamaño del monitor se mide en pulgadas (de
la diagonal).
• La calidad se mide en el número de píxeles de
base y de altura.

11. Monitor - Tipos
CRT Plasma LCD
LED

12. Monitor - Tipos
• Tubos de Rayos Catódicos (CRT):
▫ Económicos, duran mucho tiempo, la
sobreexposición a ellos daña la vista.
• Plasma:
▫ No dañan la vista, pero duran entre 7 y 10 años.
• Cristal líquido (LCD):
▫ No dañan la vista, duran más.
• Diodos LED:
▫ Gran calidad.

13. Monitor - Conexiones
• 3 tipos de conectores.
• VGA: trabajan con el estándar
VGA o SVGA. No es útil para
conectar monitores de alta calidad.
• DVI: raramente utilizado.
Mejora problemas de ruido del
VGA.
• HDMI: para HD. Camino a ser
estándar.

14. Placa madre
• Circuito en el que se conectan todos los
componentes de la computadora.
• Tiene preinstalados una serie de circuitos que
interconecta los componentes (chipset).
• Incluye un firmware, el BIOS, que prueba si los
dispositivos funcionan correctamente y también
carga el SO.

15. Placa madre - Componentes
• Conectores de alimentación.
• Zócalo de CPU.
• Ranuras para la RAM (entre 2 y 6).
• Chipset.
• Reloj: mantiene sincronizados los dispositivos.
• CMOS: memoria donde se guarda la configuración
general del equipo, la fecha y hora, etc.
• Pila de CMOS: le da energía al CMOS.
• BIOS.

16. Placa madre - Estructura
CPU + Memoria
+ GPU Northbridge
Períféricos Southbridge

18. Procesador - Consideraciones
• Su velocidad determina en un 70% la velocidad
de la computadora.
• Se mide en GHz o FLOPs.
• Amplia gama en el mercado:
▫ Intel.
▫ AMD.
• Existen de más de un núcleo (multi-core):
▫ Intel Core Duo, I5, I7, …

19. Puertos SATA
• Serial ATA = Serial Advanced Technology
Attachment.
• Transfiere datos entre la placa madre y las
unidades de almacenamiento masivo.
Conector Conector
del disco. del mother.

20. Memoria RAM
• Determina otro 10% de la velocidad de la
computadora.
• Su tamaño se mide en GB.
• Se ensamblan al mother en zócalos
especializados.
• Se pueden sumar tantas como zócalos haya.
• Las mejores son las de tipo DDR3.

21. Zócalos de expansión
• Se utilizan para agregar nuevas placas a la
computadora.
▫ Placa de red.
▫ Placa de video.
▫ Banco de puertos.
▫ Placa de sonido.
▫ …
• Las placas se conectan en los zócalos y sus
entradas quedan exhibidas fuera del gabinete.

22. Fuente de alimentación
• Brinda energía a la computadora para poder
operar ella y sus periféricos.
• Versiones:
▫ Antigua: “Ahora puede apagar el equipo”.
▫ Nuevas: apagado automático.
• Genera campos magnéticos que pueden
interferir otros dispositivos (por ejemplo, la
radio AM).

23. Unidades de CD/DVD
• Permiten leer/grabar discos ópticos (CDs y
DVDs).
• Se los llama así porque un láser recorre su
superficie para leerlos.
• Útiles para hacer back-ups o almacenamiento
terciario en general.
• CD: 700 MB.
• DVD: 4.7 GB. (Blue-Ray: 25 GB por capa!)

24. Disco rígido
• Brinda soporte para almacenar datos (memoria
secundaria) y para la memoria virtual.
• Su tamaño se mide en GB o TB.
(A)Pista
(B)Sector
(C) Sector de una
pista
(D)Clúster.

25. Disco rígido - Consideraciones
• Estructura Winchester:
▫ El disco está aislado del exterior herméticamente.
▫ Si no fuera así, un grano de polvo podría producir
rayas en la superficie al meterse debajo del
cabezal.
• Pueden crearse particiones lógicas/físicas en él.
• Existen discos externos con conexión USB 3.0 de
máxima velocidad.

26. Placa gráfica
• Determinan casi el otro 20% de la velocidad de
la computadora.
• Es la encargada de realizar todo el
procesamiento gráfico.
▫ Tiene un procesador propio, el GPU (Graphic
Processor Unit).
▫ Tiene una memoria local propia.
• Si no está la GPU, todo el pintado de los píxeles
queda a cargo de la CPU.

27. Velocidad de la computadora
Procesador Memorias
(GHz, cantidad de núcleos, marca) (Velocidad y capacidad)
Placa gráfica Otros
(Modelo, velocidad,
cantidad de memoria
integrada)

28. Historia: sistemas mainframe
• Un equipo central con capacidad de cómputo
que recibe entradas vía tarjetas perforadas o
cintas magnéticas.
Tarjetas perforadas
Cintas magnéticas
Mainframe

29. Historia: sistemas mainframe
• Un equipo central con capacidad de cómputo y
terminales bobas para la entrada de datos.
Mainframe
Terminales bobas

30. Historia de las computadoras: ENIAC
• Creada en 1947 en la Universidad de Pennsylvania.
• Primer computadora electrónica.
• Ocupada todo el sótano de la universidad.
• Utilizaba 18.000 válvulas o tubos de vacío.
• Consumía 200 KW de energía eléctrica.
• Necesitaba todo un sistema de aire acondicionado.
• Realizaba 5.000 operaciones por segundo.
• Culminó cuando se incorporó Von Neumann al
proyecto.

31. Historia de las computadoras: ENIAC
Válvula de vacío
Mujeres programando la ENIAC

32. Historia: el transistor
• Creado en 1948 por un conjunto de físicos.
• Mejoras respecto a las válvulas de vacío:
▫ Mucho más pequeños -> Mejora la integrabilidad.
▫ Necesitan menos voltaje.
▫ No necesitan disipar energía (calientan menos).
▫ Construidos en Silicio.
• El I7 de Intel tiene, en su versión más
potente, 731 millones de transistores en unos
pocos centímetros.

33. Historia: UNIVAC
• UNIVersAl Computer.
• Disponía de 1.000 palabras en memoria
principal.
• Podía leer desde cintas magnéticas.
• Se utilizó para procesar los datos de censo de
EE.UU. de 1950.
• Las 2 primeras generaciones de la UNIVAC
usaban como entrada tarjetas perforadas.

34. Historia: UNIVAC
Tarjeta perforada
Mujer operando la UNIVAC

35. Historia: circuitos integrados
• 1960-1970.
• Pastillas de Silicio con miles de transistores.
• Las computadoras se hicieron:
▫ Más pequeñas.
▫ Más rápidas.
▫ Disipaban mejor el calor.
▫ Aprovechaban más la energía eléctrica.
• Permitieron universalizar la industrialización de
computadoras.

36. Historia: microprocesador
• 1971.
• Circuitos de alta velocidad y alta densidad.
• Las computadoras se tornaron extremadamente
pequeñas y baratas.
• Favorece el surgimiento de las computadoras
personales (PC).
• Artífices de la “revolución informática”.

37. Software
• Equipamiento lógico de un sistema informático.
• Incluye:
▫ Aplicaciones informáticas (ej.: software de
ofimática).
▫ Software del sistema (ej.: sistema operativo).
▫ Software para la creación de nuevo software (ej.:
IDEs para desarrollo, compiladores).

38. Software - Clasificación
• Software del sistema
▫ Desvincula al usuario y al programador de los
detalles del sistema, aislándolo de las
particularidades del hardware.
▫ Brinda interfaces de comunicación de alto nivel
con el hardware.
▫ Ejemplos:
 Sistemas operativos.
 Controladores de dispositivos (drivers).
 Herramientas de diagnóstico y corrección.

39. Software - Clasificación
• Software de programación
▫ Herramientas que permiten al programador
desarrollar programas informáticos, usando
diferentes alternativas y lenguajes de
programación de manera práctica.
▫ Ejemplos:
 Editores de texto.
 Compiladores e intérpretes.
 Entornos de desarrollo integrados (IDEs).

40. Software - Clasificación
• Software de aplicación
▫ Permite a los usuarios llevar a cabo una o varias
específicas, en cualquier campo de actividad
susceptible a ser automatizado o asistido.
▫ Ejemplo:
 Software de ofimática.
 Software de diseño asistido (CAD).
 Bases de datos.
 Videojuegos.
 Telecomunicaciones.

41. ¿Cómo se crea un programa?
• Un programa se crea utilizando un lenguaje de
programación.
• Un lenguaje de programación brinda la abstracción
necesaria para poder escribir programas sin conocer el
código máquina del procesador.
Código máquina
Código fuente
Escritura Compilador Ejecución
Lenguaje de Compilador Sistema
programación Operativo

42. El compilador
• Traduce el lenguaje de programación al código de la
máquina (binario).
• Hay un compilador para cada par de lenguaje y
procesador.
…
…
static int lim = 90;
10010111010101110101
for (int i=0;i<lim;i++)
0001010001011110101
{
011101110101011101010
a[i]=a[i+1] * i;
10111101010111111010
}
…
…
Archivo Programa
de texto Compilador ejecutable

43. Lenguajes de programación
Lenguajes de alto nivel
• Utilizan palabras del lenguaje del programador.
• Fáciles de interpretar, bien documentados, fáciles de
escalar.
• Ejemplos: C, C++, Java, Pascal, …
Lenguajes de nivel medio
• Representan las instrucciones del procesador con
nombres cortos y fáciles de recordar (mnemónicos).
• Lenguaje Ensamblador (Assembler).
Lenguajes de bajo nivel
• Instrucciones del procesador.
• Código binario.