1er parcial Sistema de Procesamiento de Datos

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HISTORIA DE LA COMPUTADORA:
PRIMERAS COMPUTADORAS: 
-Abacos.
-Calculadoras mecanicas.
-Sistemas basados en reles: 
interruptor que abre o cierra circuitos 
electronicos independientes.
LINEA DE TIEMPO:
PRIMERA GENERACION
1822: 1ra computadora macanica. 
Calculo de polinomios de segundo grado. 
Fracaso.
1834: MAQUINA ANALITICA. Lady 
Lovelace y Charles Babbage. 1ra 
computadora digital. Funciones 
algebraicas y almacenamiento de 
numeros. Tarjetas perforadas.
1847: Version mas pequena de la 
primera computadora. No se construyo.
1918: ENIGMA. Cifrar transacciones 
bancarias.
1930-1942: Primera computadora 
digital binaria. Sistemas de ecuaciones 
lineales. ABC: Atanasoff Berry 
Computer.
1943: COLOSSUS. Descifrar mensajes 
alemanes.
1939-1944: HARVARD MARK 1. 
Electromecanico. IBM y Harvard. Basado 
en la maquina analitica de Babbage. 
Sistema decimal. Tubos al vacio. 
Lenguaje maquina. Tarjetas perforadas.
1946: ENIAC. Mauchly y Eckert. Se 
programaba cableando. 
Decimal. Participo Von Neumann que 
instalo el concepto de "programa 
almacenado".
1948: MANCHESTER MARK 1. 
Programa almacenado: datos quedan en 
memoria. Nuevo lenguaje de 
programacion (Alan Turing). Ordenador: 
maquina que cumpla ser de proposito 
general.
1949: UNIVAC: Primera computadora 
comercial. Cintas magneticas. Censo 
USA. UNIVAC II: mas rapida y mas 
memoria. JOHNNIAC: Tarjetas 
perforadas.
1955: IBM 650. Producida en masa. 
Funciono hasta 1969. IBM 704. Hardware 
de punto flotante.
 SEGUNDA GENERACION (1955-1966) 
1947: TRANSISTORES: mas baratos, 
mas chicos y menos disipacion del calor 
(silicio). Mainframes: se escribian los 
programas en papel y luego se 
perforaban las tarjetas. Procesos por 
lotes. Microprogramacion. 
1957: FORTRAN. Lenguaje de alto 
nivel mas antiguo. 
1959: IBM 1401. Leer, copiar e 
imprimir. No calculos numericos. 
1962: IBM 7094. Buena para 
computos, fines cientificos.
 TERCERA GENERACION (1965-1980)
1958: CIRCUITOS INTEGRADOS. Bajo 
costo, mayor desempeno.
1964: MULTIPROGRAMACION. Corre 
mas de un programa de manera 
simultanea. Microcomputador. Mesa de 
laboratorio
1968: INTEL.
1972: LENGUAJE C.
1975: ALTAIR 8800. Primera 
computadora personal.
1976: CRAY 1/APPLE I. Primer 
supercomputadora. Procesamiento 
vectorial.
1978: APPLE II: Se podia aumentar la 
RAM. Creacion de MICROSOFT.
 CUARTA GENERACION (1980- )
1981: IBM PC (Personal Computer).
1982: COMMODORE 64.
1983: IBM XT, con disco rigido.
1984: Sony y el primer CD. Macintosh.
 -NACE LINUX-
1993: PENTIUM.
SPD: CONCEPTOS BASICOS.
INFORMATICA: Ciencia que estudia el 
procesamiento de la informacion. Nace 
con el desarrollo de las computadoras.
COMPUTADORA: Maquina que procesa 
informacion siguiendo las instrucciones 
de un programa. Medios de entrada y 
salida. Informacion expresada en forma 
digital binaria. Clasificacion:
1. Por proposito:
-General: realiza diferentes 
actividades.
-Especifico: cumple con una 
funcion determinada.
2. Por capacidad de proceso:
-MICROCOMPUTADORAS: PC 
para una sola persona.
-MINICOMPUTADORAS: medio 
para 30 o 40 usuarios.
-MACRO O MAINFRAMES: 
sistemas bancarios.
-SUPERCOMPUTADORAS: admin 
de reactores nucleares.
COMPONENTES DE UNA COMPU: 
Ambas partes estan intimamente 
relacionadas de forma que una no puede 
operar sin la otra.
1. HARDWARE: parte fisica.
2. SOFTWARE: parte inmaterial.
CLASIFICACION DEL SOFTWARE:
ORGANIZACION POR NIVELES:
 USUARIO
 SOFT DE APLICACIONES Y DEL SIST
 SISTEMAS OPERATIVOS
 HARDWARE
SISTEMAS OPERATIVOS: Primer 
programa que entra en funcionamiento. 
Gestiona y coordina: fisico y logico.
LENGUAJE DE PROGRAMACION: 
Mediante estos se le indica a la 
computadora que tarea debe realizar y 
como. 
SOFTWARE DE USO GENERAL: 
Estructura para un gran numero de 
aplicaciones. Se venden como paquetes y 
documentacion orientada al usuario.
SOFTWARE DE APLICACIONES: 
Realizar tareas especificas. Procesan 
datos y general informacion para el 
usuario.
HARDWARE: 
DEFINICION: Conjunto de dispositivos 
fisicos que lo componen. UPC, MEMORIA 
y PERIFERICOS.
COMPONENTES DE LA 
COMPUTADORA: Cuatro componentes.
-Dispositivos de entrada.
-Dispositivos de salida.
-Unidad central de proceso (UPC).
-Memoria.
MEMORIA PRINCIPAL:
-Donde se guarda la informacion.
-Guarda el programa que esta siendo 
ejecutado juntos con los datos de 
entrada y salida de la ejecucion.
-La unidad minima es un byte.
-Dividida en celdas de un bit.
-FUNCIONAMIENTO: Asignando una 
direccion numerica binaria a cada 
palabra (cadena de bits). Se realizan dos 
operaciones: lectura y escritura. RD 
(Registro de Direccion) y RIM (Registro 
de Intercambio de Memoria). Conectada 
a la UPC y a los perifericos mediante 
buses de direcciones, de datos y de 
control.
-PROCESO DE LECTURA Y 
ESCRITURA: Por el bus de direcciones 
llega un numero de direccion que se 
almacena en el RD. Por el bus de control 
llega una senal que indica si la operacion 
es leer o escribir. Escritura: Por el bus 
de datos llega la palabra que se quiere 
escribir, almacenada en el RIM y se 
escribe donde indica RD. Lectura: Se lee 
la informacion que se encuentra 
almacenada en el RD y se escribe en el 
RIM.
-Intercambia informacion con el 
procesador.
-Velocidad: A mayor capacidad se 
reduce la velocidad.
-TIPOS DE MEMORIA:
-ROM (Read Only Memory): Se 
almacenan rutina de arranque y de 
forma permanente. No volatil.
-RAM (Random Access Memory): 
De lectura y escritura. Necesita 
alimentacion electrica. Volatil.
-OPTIMIZACION DE MEMORIA: 
Necesidad de memorias mas rapidas y 
con mas capacidad. Memoria cache: 
mayor costo, mayor velocidad, menor 
capacidad. Memoria virtual: usa mas 
memoria de la que dispone, ayudada por 
el disco.
UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO 
(UCP):
-Donde se procesa la informacion 
recibida. Procesador.
-Formada por UC y UAL.
-Microchip que consta de circuitos 
electronicos que permiten realizar 
operaciones elementales con la 
informacion.
-Clasifica las instrucciones que 
recibe. Controla su ejecucion.
-Lee zonas de memoria que almacena 
los argumentos de las instrucciones.
-Funcionamiento regido por pulsos de 
reloj.
-OPERACIONES BASICAS UC:
-Leer el contador de programa.
-Almacenar el contenido de la 
direccion de memoria.
-Averiguar si la instruccion 
necesita argumentos.
-Leer los argumentos y 
almacenarlos en los registros.
-Ordena a la ALU que ejecute el 
computo.
-Almacena el result de la ejecucion.
-Actualiza el CP con la sig 
instruccion.
-OPERACIONES BASICAS ALU:
-Recibe instrucciones con sus 
argumentos y las ejecuta mediante 
operadores fisicos.
-Consta de una serie de registros.
-Operaciones realizadas sobre 
binarios: Logicas y Aritmeticas.
-OPERACIONES BASICAS BUS:
-Medio por el cual los 
componentes principales de la 
computadora se comunican. 
Comunicacion en serie: Mouse. 
Comunicacion en paralelo: Impresora.
-BUS DE DIRECCIONES: canal de 
comunicaciones.
-BUS DE DATOS: se transmite la 
instruccion o dato.
-BUS DE CONTROL: controla el 
uso y acceso a las lineas de datos y de 
direcciones.
EXPRESIONES NUMERICAS:
DEFINICION: Conjunto de simbolos y 
reglas que se utilizan para representar 
datos numericos o cantidades. Se 
caracterizan por su base.
-DECIMAL: base 10. Formado por 
(0,1,2,3,4,5,6,7,8,9).
-BINARIO: base 2. Utiliza los 
simbolos (1,0). Cada digito de un numero 
de este sistema se denomina bit.
-OCTAL: base 8. Formado por 
(0,1,2,3,4,5,6,7).
-HEXADECIMAL: base 16. 
(0,1,2,3,4,5,6,7,9,A,B,C,D,E,F)
CONVERSION ENTRE LOS SISTEMAS:
DECIMAL A BINARIO: Dividir el numero 
decimal hasta que una de las divisiones 
se haga 0 o no se pueda seguir 
dividiendo.
BINARIO A DECIMAL: Se repite el 
siguiente proceso para cada uno de los 
digitos.
DECIMAL A OCTAL: Dividir el numero 
decimal hasta que una de lasdivisiones 
se haga 0 o no se pueda seguir 
dividiendo.
OCTAL A DECIMAL: Se repite el 
siguiente proceso para cada uno de los 
digitos. 4701(10) es igual a:
DECIMAL A HEXADECIMAL: Se divide el 
numero decimal y los cocientes 
sucesivos por 16 hasta obtener un 
cociente igual a cero.
HEXADECIMAL A DECIMAL: 
HEXADECIMAL A BINARIO: Se sustituye 
cada digito hexadecimal por su 
representacion binaria segun la siguiente 
tabla.
OCTAL A BINARIO: Se sustituye cada 
digito octal por sus correspondientes 
tres digitos binarios segun la siguiente 
tabla.
DECIMAL A BINARIO (FRACCIONES):
Multiplicacion sucesiva por 2.
BINARIO A DECIMAL (FRACCIONES):
DECIMAL A OCTAL (FRACCIONES):
Multiplicacion sucesiva por 8.
OCTAL A DECIMAL (FRACCIONES):
DECIMAL A HEXADECIMAL 
(FRACCIONES):
Multiplicacion sucesiva por 16.
HEXADECIMAL A DECIMAL 
(FRACCIONES):
OCTAL O HEXADECIMAL A BINARIO 
(FRACCIONES): Se sustituye cada digito 
por su equivalente en la tabla.
CALCULO DE CANT. DE DIGITOS:
METODOS DE CALCULO DE DIGITOS:
-USO DE POTENCIAS:
-USO DE LOGARITMOS:
OPERACIONES ARITMETICAS:
SUMA: el resultado se forma sumando 
los digitos de cada columna de los 
consumados mas el acarreo que viene 
de la columna anterior. Cada uniddad 
de acarreo tiene el mismo valor de la 
base del sistema.
-SUMA BINARIA:
-SUMA OCTAL:
 1 1 1
 4 0 7 4 0 6 4 7 
 2 5 6 7 5 3 0 0
 6 6 6 3 6 1 4 7 
-SUMA HEXADECIMAL:
 0 1 1 1 1 1 0 0 0 0 1 
 0 1 1 0 1 1 1 0 1 0 1
 1 1 1 0 1 0 1 0 1 1 0
MULTIPLICACION: Se realiza del 
mismo modo que en el sistema 
numerico decimal.
-BINARIA: 
acarreo
< 61-3=9
÷
L
5
-OCTAL: Multiplico, paso de decimal 
a octal y acarreo.
-HEXADECIMAL:
REPRESENTACION DE NUMEROS 
BINARIOS CON SIGNO:
SIGNO-MAGNITUD:
-Representa tanto numeros positivos 
como negativos.
-El MSB se utiliza para indicar el 
signo y los bits restantes representan la 
magnitud del numero.
-Posee dos representaciones del cero: 
el 0 y el -0.
COMPLEMENTOS BINARIOS: Valor que 
cuando se agrega al numero original da 
como resultado cero.
COMPLEMENTO A UNO: Se obtiene 
invirtiendo el estado de los bits que 
conforman la cifra en todas sus 
posiciones. Cuenta con dos 
representaciones del cero.
COMPLEMENTO A DOS: Obtener el 
complemento a uno de la cifra y luego 
sumarle uno.
CONVERSION DE SIGNO-MAGNITUD A 
DECIMAL: Tomo el MSB y si este es 0 
el numero es positivo y si es 1 es 
negativo. Tomar el resto de los bits y 
convertirlo a Binario sin Signo.
CONVERSION DE COMPLEMENTO A 
DOS A DECIMAL: El MSB nos va a 
indicar el signo. Si es 0(positivo) se 
procede como Signo-Magnitud, si es 
1(negativo) se puede obtener de dos 
formas.
1. Obtener el complemento del 
complemento, luego convertimos a 
decimal y le agregamos el signo 
negativo.
5 -7×6=42 1 107
42(io) = 52(8)
7✗7 = 49 1 10)
49 (lo)= 61 (8) t 5= 66
2. Representar el valor del MSB 
agregando el signo negativo para luego 
sumar el resto de los valores como se 
realiza con binario sin signo.
MINIMOS Y MAXIMOS:
SUMA BINARIA COMPLEMENTO A 2:
1. DOS NUMEROS POSITIVOS: Debe 
dar un numero positivo. Si el numero 
alcanzado estuviera fuera del rango 
permitido se producira un OVERFLOW 
que derivara en un resultado erroneo por 
sobrecarga de datos.
2/3. UN NUMERO POSITIVO Y UN 
NUMERO NEGATIVO: El resultado debe 
poseer el signo del que tenga mayor 
valor absoluto.
4. SUMA DE DOS NUMEROS 
NEGATIVOS: El resultado debe ser 
siempre un numero negativo por lo que 
el MSB debe ser siempre 1.
ARITHMETIC OVERFLOW: El acarreo 
cambia el resultado o incluso el signo 
de la operacion por estar trabajando en 
la cantidad incorrecta de bits.
JERARQUIA DE MEMORIAS:
INTRODUCCION: Los programas 
comparten en la memoria su codigo y 
sus datos.
-Estrategia de optimizacion de 
rendimiento: posibilitar a la CPU el 
acceso ilimitado y rapido tanto al codigo 
como a los datos. INCONVENIENTE: 
cuanto mas capacidad tienen las 
memorias, mas lentas y costosas 
resultan.
LEY DE LOCALIDAD: Los programas 
acceden a una porcion del espacio de 
direcciones.
-Localidad temporal: si se referencia 
un elemento tendra a ser referenciado 
pronto.
-Localidad espacial: los elementos 
cercanos a el tendran que ser 
referenciados pronto.
JERARQUIAS DE MEMORIA: Organizada 
por niveles (cada uno mas pequeno, mas 
caro y mas rapido que el anterior).
Todos los datos de un nivel se 
encuentran tambien en el nivel siguiente.
EJEMPLO: CPU
 CACHE
RAM
 DISCO
 RED
TERMINOLOGIA BASICA: 
-El nivel superior (mas cercano al 
procesador) es mas rapido y pequeno 
que el nivel inferior.
-Minima unidad de informacion en una 
jerarquia de dos niveles.
-BLOQUE.
-ACIERTO (HIT): un acceso a un 
bloque de memoria que se encuentra en 
el nivel superior.
-FALLO (MISS): el bloque no se 
encuentra en ese nivel.
-FRECUENCIA DE ACIERTOS: 
fraccion de accesos a la memoria 
encontrados en el nivel superior.
-FRECUENCIA DE FALLOS
(1-frecuencia de aciertos): fraccion de 
accesos a memoria no encontrados en el 
nivel superior.
-TIEMPO DE ACIERTO: tiempo 
necesario para acceder a un dato 
presente en el nivel superior de la 
jerarquia.
-PENALIZACION DE FALLO: tiempo 
necesario para sustituir un bloque de 
nivel superior por el correspondiente 
bloque del nivel mas bajo.
-Tiempo de acceso: necesario para 
acceder a la primera palabra de un 
bloque en un fallo.
-Tiempo de transferencia: para 
transferir las restantes palabras del 
bloque. (Ancho de banda).
CARACTERISTICAS DE LAS 
JERARQUIAS DE MEMORIA:
-UBICACION DEL BLOQUE: donde 
puede ubicarse un bloque en el nivel 
superior.
-IDENTIFICACION DEL BLOQUE: 
como se encuentra un bloque en el nivel 
superior.
-SUSTITUCION DE BLOQUE: que 
bloque debe reemplazarse en caso de 
fallo.
-ESTRATEGIA DE ESCRITURA: que 
ocurre en una escritura.
PRIMER NIVEL: MEMORIA CACHE.
-Memorias muy rapidas.
-Poca capacidad.
-Se interponen entre el procesador y 
la memoria principal.
UBICACION DE UN BLOQUE EN LA 
CACHE: 
-Correspondencia directa: debe ir 
solamente a un lugar.
-Asociativa: en cualquier lugar.
-Asociativa por conjuntos: un 
conjunto es un grupo de dos o mas 
bloques de cache.
IDENTIFICACION DE UN BLOQUE DE 
CACHE: Cada bloque contiene una 
etiqueta que identifica la direccion en la 
estructura de bloque.
BUSQUEDA DE BLOQUE:
-CACHE ASOCIATIVA: puede estar 
en cualquier lado, hay que buscarlo en 
todas las etiquetas.
-CACHE DE CORRESPONDENCIA 
DIRECTA: solo se debe buscar una 
etiqueta.
-CACHE ASOCIATIVA POR 
CONJUNTOS: se debe buscar en todas 
las etiquetas del conjunto.
SUSTITUCION DE BLOQUES: Ante un 
fallo de cache es necesario traer un 
bloque nuevo y ubicarlo en algun lugar 
del nivel superior.
-Si existe algun bloque con datos no 
validos, el reemplazo se hace en ese 
lugar.
-Si es de mapeo directo no hay 
problema ya que el nuevo bloque puede 
ir en un solo lugar.
-En caso de caches asociativas el 
bloque puede ubicarse en diferentes 
lugares: 
-ALEATORIO: mediante algun 
mecanismo de hardware se seleccionan 
uniformemente los bloques candidatos.
-PSEUDO ALEATORIO: para 
obtener una distribucion con un 
comportamiento reproducible util 
durante la depuracion del hardware.
-LEAST RECENTLY USED (LRU): 
Disminuye la posibilidad de desechar 
informacion que se necesitara pronto. 
El bloque sustituido es aquel que hace 
mas tiempo que no se usa
ESTRATEGIAS DE ESCRITURA: 
-DIRECTA: se escribe en el bloque 
cache y en el de memoria del nivel 
inferior.
-POSTESCRITURA: se escribe solo 
en el bloque cache. El bloque 
modificado se escribe en la memoria 
principal solo cuando es reemplazado.
VENTAJAS DE CADA POLITICA:
-PE: Las escrituras se realizan a 
velocidad de la cache. Multiples 
escrituras de un bloque requieren una 
unica escritura en la memoria de nivel 
inferior.
-ED: Los fallos de lectura no 
ocasionanescrituras en el nivel inferior. 
Mas facil de implementar. Mantiene 
coherente la memoria cache y la 
memoria inferior.
TIPOS DE FALLOS DE CACHE:
-FORZOSOS: Fallos de arranque. El 
acceso al bloque no esta en el cache y 
debe ser traido.
-DE CAPACIDAD: No puede 
contener todos los bloques necesarios 
durante la ejecucion del programa.
-DE CONFLICTO: Se puede descartar 
un bloque y posteriormente recuperarlo 
si a un conjunto le corresponden 
demasiados bloques.
SEGUNDO NIVEL DE JERARQUIA: 
MEMORIA PRINCIPAL (RAM/DISCO).
-Nivel de memoria virtual.
-Rendimiento: latencia, ancho de 
banda.
-Mas lento que el superior.
MEMORIA RAM: Random Access 
Memory.
-Volatiles.
-Lectura/escritura. Permite 
seleccionar cualquier direccion de 
memoria de forma directa.
-SRAM (STATIC RAM): Mas cara, 
menor capacidad, mayor velocidad.
-DRAM (DINAMIC RAM): Capacitor 
como elemento de memoria, 
direccionamiento doble, mas barata, 
mayoor capacidad, mas lenta, memorias 
en masa.
TERCER NIVEL DE JERARQUIA: 
MEMORIA VIRTUAL.
-Esquema similar al del nivel cache.
-Estrategia de manejo orientada al 
SO mas que al rendimiento del HW.
-Terminologia: Segmento o pagina se 
refieren a un bloque. Fallo de segmento 
o pagina se refieren a un fallo.
-El reemplazo de los fallos lo 
maneja el SO.
-El tamano de la direccion del 
procesador determina el tamano de la 
memoria virtual.
-El nivel mas bajo de memoria virtual 
(discos) se comparte con el sistema de 
archivos del sistema operativo.
UBICACION DE BLOQUES EN MEMORIA 
PRINCIPAL: 
-Disminuir la frecuencia de fallos 
debido al costo que esto tiene. 
IDENTIFICACION DE UN BLOQUE:
La memoria virtual implementa una 
estructura de datos indexada por el 
numero de pagina o segmento.
ESTRATEGIAS DE REEMPLAZO:
-Meta principal: minimizar los fallos 
de pagina por su coste elevado en 
tiempo.
-Algoritmo de sustitucion: LRU.
ESTRATEGIA DE ESCRITURA: Una 
escritura al nivel mas bajo de memoria 
virtual es costosa en tiempo. El SO 
trata de evitar accesos al disco. Utiliza 
la estrategia de POSTESCRITURA. 
Inconveniente: Falta de coherencia entre 
RAM y discos.
Martina
;