El Liceo Digital


I N F O R M Á T I C A

OPERACIONES BÁSICAS DEL COMPUTADOR


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Operaciones generales | Comparación | Operaciones aritméticas
Repetición condicional | Bifurcación lógica | Memorización


 

Operaciones generales

A pesar de la gran cantidad de usos y aplicaciones que pueden darse al computador, en todos ellos funciona mediante programas que emplean las mismas operaciones generales que el computador realiza, como máquina.

Los procesos básicos del computador son:

    • COMPARACIÓN

    • OPERACIONES ARITMÉTICAS

    • REPETICIÓN CONDICIONAL

    • BIFURCACIÓN LÓGICA

    • MEMORIZACIÓN

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Comparación

El computador realiza dos tipos de comparaciones: las aritméticas y las objetivas.

    • Las comparaciones aritméticas comparan valores numericos, correspondiendo a los conceptos matemáticos básicos de igualdad y desigualdad.

    • Las comparaciones objetivas comparan objetos consistentes en cadenas de caracteres.

Una cadena es una secuencia de caracteres que esencialmente representan letras y números (cadena alfanumérica). En su conjunto - considerada como una unidad física - constituye un concepto general en informática y programación: un objeto.

La comparación objetiva detecta:

    • La igualdad o desigualdad de un modo formal; es decir, por la coincidencia o diferencia de la totalidad de los caracteres que integran la cadena: Montevideo=Montevideo. Si bien las cadenas 12345=12345, consideradas como cadenas de caracteres eso no expresa un concepto aritmético sino puramente gráfico.

    • La extensión consistente en si - aun siendo diferentes - tienen la misma cantidad de caracteres, o una tiene más que la otra. En ese sentido, por ejemplo: 11111 = 12345 y Montevideo > calle.

Estas formas de comparación son de gran utilidad en la realización de programas de computación; en los cuales se indica al computador si la comparación debe ser numérica u objetiva, mediante ciertas claves o códigos propios del lenguaje de programación que se utilice.

Por ejemplo: en el programa que gobierna esta misma pantalla, cada fragmento está identificado con un nombre interno. Cuando Uds. van al selector que aparece más arriba y pican con el ratón en una expresión, como ser “Bifurcación lógica”, el programa recoge en la memoria la cadena que es el nombre interno que está vinculado con esa expresión, y recorre el documento comparando todos los caracteres hasta encontrar una cadena igual, que es el mismo nombre, con lo que coloca el tema en la pantalla. Lo mismo ocurre cuando pican en “Ir al principio”.

La comparación de cadenas puede hacerse parcialmente; por ejemplo, tomando un número de caracteres determinado para verificar si en alguna parte de otra cadena existen, ya sea al principio, al final o en alguna posición interior. Este es una propiedad muy utilizada para realizar búsquedas en bases de datos: por ejemplo, pueden seleccionarse en una lista de personas todas aquellas cuyo nombre comience con una letra, o una sílaba, o tengan un mismo nombre o apellido; o cuyos teléfonos tengan una determinada característica, o terminen en un mismo número, o sus domicilios sean en la misma calle.

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Operaciones aritméticas.

El computador realiza todas las operaciones aritméticas en misma la forma matemática y con las capacidades de cálculo de una calculadora científica; es decir que puede efectuar toda clase de cálculos.

Es interesante saber que, en realidad, el computador solamente realiza sumas y restas; pero se sirve de la propiedad matemática que permite efectuar por ese método todas las operaciones; lo que es posible debido a la enorme velocidad con que trabaja su Unidad Central de Procesoa. En los computadores más modernos, el Coprocesador Matemático es una segunda unidad de procesado de datos, que para obtener mayor velocidad toma a su cargo - dentro de todas las operaciones que debe realizar un computador - exclusivamente las operaciones aritméticas.

Es importante tener en cuenta que ciertas operaciones aritméticas pueden ser realizadas no solamente con objetos numéricos, sino tambien con objetos “cadenas”. En ese sentido, la suma de las cadenas “Monte” + “video” origina el resultado “Montevideo” y “347” + “65” = “34765”. Del mismo modo, la resta “Montevideo” - “Monte” = “video”, y “34765” - “347” = “65”.

Esta última es una capacidad sumamente utilizable en la confección de programas de computación.

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Repetición condicional.

La repetición condicional consiste en la definición de un proceso operativo que luego es repetido bajo una condición limitante: por ejemplo, “sumar 2+2 mientras el resultado siga siendo menor que 10”.

La repetición condicional es uno de los recursos más importantes en la programación; donde da origen al concepto de “bucle” o proceso recursivo; y todas sus derivaciones. Es visible que encierra un proceso de comparación, en cuanto se descompone en la realización de la operación en sí misma, que luego se combina con la comparación de su resultado con el elemento establecido en la condición.

Esta propiedad puede ser empleada con ingenio en programación utilizando tanto condiciones numéricas como objetivas. Por ejemplo: una instrucción que determine adicionar las “cadenas” M, o, n, t, e, v, i, d, e, o hasta que el resultado sea igual a “Montevideo”, permitirá obtener un efecto en la pantalla que irá escribiendo esa palabra agregando las letras una a una.

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Bifurcación lógica.

La bifurcación lógica es en cierto modo una extensión de la repetición condicional y consiguientemente de la comparación. Constituye sin duda la capacidad más importante del computador como máquina. Es el fundamento de toda su potencialidad que - salvo su imposibilidad para “pensar creativamente” - la equipara al cerebro humano en cuanto a la realización de operaciones matemáticas y capacidad de tomar decisiones lógicas, pero con una potencialidad y velocidad enormemente mayor.

El computador es capaz de hacer una evaluación lógica y tomar decisiones en uno u otro sentido predeterminado en el programa, a partir de las reglas del álgebra booleana (desarrollada a mediados del siglo XVIII por George Boole), conocida como la “lógica de las proposiciones veritativas” o lógica de la dualidad falso/verdadero: lo cual puede decirse que constituye el concepto filosófico sobre el que se asienta toda la tecnología informática.

La bifurcación lógica se realiza mediante la comparación de dos o más objetos con una condición denominada operador lógico.

Los operadores lógicos del computador son cuatro:

    • AND que toma en cuenta dos objetos en forma acumulativa afirmativa:
      A y B .

    • OR que toma en cuenta dos objetos en forma alternativa afirmativa:
      A o B .

    • XOR que toma en cuenta dos objetos en forma acumulativa negativa:
      A ni B .

    • NOT que invierte el sentido positivo o negativo en cualquiera de los anteriores.

 

Como respuesta al análisis lógico que el computador realiza de los términos constituídos por los objetos mediante los operadores, necesariamente obtiene el resultado falso o el resultado verdadero, que se representan como

1 = verdad, y 0 = falso.

Parece complicado, pero es sencillo precisamente por ser lógico:

    • Los elefantes no vuelan “Y” (AND) mi abuelita es española. Cada una de esas proposiciones ha de ser verdadera, para que el resultado sea “verdad”. Si mi abuelita es francesa el resultado será “falso” aunque los elefantes sigan sin volar.

    • Los elefantes vuelan “O” (OR) mi abuelita es española. Basta que una de esas proposiciones sea verdadera, para que el resultado sea “verdad”. Si mi abuelita realmente es española el resultado será “verdadero” aunque los elefantes nunca puedan volar.

    • Los elefantes no vuelan “NI” (XOR) mi abuelita es española. En este caso ambas proposiciones deben no ser verdaderas, para que el resultado sea “falso”. Lo que ocurre es que bastará con que mi abuelita no sea española, cualquiera sea su nacionalidad, y el resultado será “verdadero” — y será “falso” si es española — sin que interese para nada si los elefantes vuelan o no.


El proceso lógico que realiza el computador, compara dos cadenas (objetivas o aritméticas), que se constituyen en proposiciones; y determina si a su respecto se cumplen las condiciones definidas en el operador lógico, dando la respuesta de verdadero si se cumplen, y falso si no se cumplen.

Por ejemplo:

    • Si la cadena A “Y” (AND) la cadena B son iguales (=) (o si son diferentes) a la cadena C. En este caso, cada una de las cadenas A y B deben ser iguales a C. Si ambas lo son, el resultado es “verdad”; si sólo una, o ninguna lo es, el resultado es “falso”.

    • Si la cadena A “O” (OR) la cadena B es igual (o diferente) a la cadena C. En este caso, bastará que una de las cadenas A o B sea igual a C para que el resultado sea “verdad”.

    • Si la cadena A “NI” (XOR) la cadena B es igual (o diferente) a la cadena C. En este caso, bastará que una de las cadenas A o B sea igual a C para que el resultado sea “falso”.

El proceso de bifurcación lógica que realiza el computador, se basa en el previo análisis de veracidad de la condición enunciada por el planteo lógico; pero se complementa porque admite definir procesos alternativos, uno para ser ejecutado si la condición es “verdad” y otro si la condición es “falso”.

La diferencia con la repetición condicional es que en ésta el proceso es único, está definido y es ejecutado como principio y llega a un límite; en tanto que en el caso de la bifurcación el proceso es alternativo y su ejecución tiene lugar — o no — ineludible y definitivamente, luego de examinar la condición.

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Memorización.

La memorización consiste en la capacidad de registrar sea una cadena de caracteres o de instrucciones (programa) y tanto volver a incorporarlo en determinado proceso como ejecutarlo bajo ciertas circunstancias.

El computador dispone de varios dispositivos de memorización:

    • La memoria ROM

    • La memoria RAM

    • Las memorias externas.Un aspecto importante de la memorización es la capacidad de hacer ese registro en medios permanentes, básicamente los llamados “archivos” grabados en disco.

    • El acumulador

 

La memoria ROM se caracteriza porque solamente puede ser leída (ROM=Read Only Memory). Alberga una información esencial para el funcionamiento del computador, que por lo tanto no puede ser modificada porque ello haría imposible la continuidad de ese funcionamiento.

Uno de los elementos más característicos de la memoria ROM, es el BIOS, (Basic Input-Output System = sistema básico de entrada y salida de datos) que contiene un sistema de programas mediante el cual el computador “arranca” o “inicializa”, y que están “escritos” en forma permanente en un circuito de los denominados CHIPS que forman parte de los componentes físicos del computador, llamados “hardware”.


La memoria RAM (Random Access Memory = memoria de acceso aleatorio) es un sistema que permite “grabar” información en forma ordenada e inmediatamente accesible, que puede ser tanto “escrita” como “leída”, pero que es temporaria y solamente está activada cuando el computador está encendido y el funcionamiento, por lo cual su contenido desaparece cuando el sistema se apaga.

La memoria RAM se alberga en un conjunto de CHIPS insertos en una o más placas que se colocan fisicamente en el computador, frecuentemente conocidas con la sigla SIMM; y que son medidas en su capacidad en Megabytes, por lo que se dice que un computador tiene 16, 32, 64 o más Mb de RAM.

La memoria RAM es utilizada por los programas que operan en el computador. En ella, se “anotan” informaciones de variada índole, que luego van a ser necesarias para otros procesos; y cuando ya no son necesarias se sustituyen por otras. Por ese motivo, la capacidad de memoria RAM de un computador es fundamental para determinar sus posibilidades de trabajo con programas complicados, o en lo que se denomina “multitarea”, es decir, con varios programas al mismo tiempo.


Una clase especial de memoria RAM es la memoria de pantalla. En ella, se radica toda la información que determina que, a medida que la parte interior de la pantalla del monitor es “barrida” (recorrida) por un rayo electrónico en sentido de sucesivas líneas horizontales hacia abajo y hacia arriba, sean excitados los puntos luminosos que determinan la aparición sobre ella de las figuras, textos, colores y demás elementos visuales.

Esta memoria de la pantalla, por lo tanto, es repetidamente recogida y reproducida en la pantalla, en la enorme velocidad con que se desplaza el haz electrónico de barrido. Sin embargo, cada cierto período de tiempo (muy corto aunque comprende muchos barridos) la memoria de pantalla es “refrescada” con la información que de otros componentes del computador es enviada a ella; por ejemplo, cada letra correspondiente a una tecla pulsada, cuando se está escribiendo en un procesador de texto.

La memoria externa, no siempre está ubicada fisicamente fuera de cuerpo de la caja que generalmente se asimila al computador.

La principal memoria externa es el llamado “disco duro”, que está conformado por un aparato independiente, que contiene un conjunto de placas de plástico magnetizado apto para registrar la “grabación” de los datos que constituyen los “archivos” y sistemas de programas. Ese conjunto de discos gira a gran velocidad impulsado por un motor, y es recorrido también en forma muy veloz por un conjunto de brazos que “leen” sus registros. También contiene un circuito electrónico propio, que recepciona y graba, como también lee y dirige hacia otros componentes del computador la información registrada.

Indudablemente, la memoria externa contenida en el disco duro es la principal fuente del material de información (data) utilizado para la operación del computador, pues es en él que se registran el sistema de programas que dirige su funcionamiento general (sistema operativo), los programas que se utilizan para diversas formas de uso (programas de utilidad) y los elementos que se producen mediante ellos (archivos de texto, bases de datos, etc.).

Otra forma de memoria externa está conformada por los elementos magnéticos tales como pequeños discos (disquettes) envueltos en coberturas de plástico duro negro (antes se utilizaban preferentemente discos de mayor tamaño, con cobertura de cartulina); y algunos dispositivos de cinta similares a los casettes de música o video, de uso en computadores e instalaciones de mayor porte que el computador personal. Estos son insertos en aparatos integrados fisicamente (la disquetera) o conectados al computador, para permitir el intercambio de información con el disco duro o la memoria RAM.

En los computadores personales más modernos, como así también en los computadores portátiles (“Laptop”), la utilización de Unidades de Discos Compactos (CD=Compact Disk), no solamente provee un medio de ingreso de información al computador; sino que bajo ciertas condiciones estas unidades, cuando además de lectoras son grabadoras, pueden operar como memoria externa en forma equivalente a los disquettes magnéticos. Por una parte, existen discos compactos regrabables (CD-RW), en los cuales la información incorporada puede ser luego borrada y recuperarse la capacidad de memoria. Además de ello, los sistemas operativos actuales y los programas de grabación de CD permiten que los archivos ya grabados en un CD regrabable sean sustituídos por una nueva versión. Esos procesos también se realizan en CD no regrabables, cuando son grabados en “sesión abierta”, hasta agotarse la capacidad de memoria del CD.

elementos de USB

Punto rojo Modernamente, los computadores utilizan ampliamente una conexión universal o USB, — de las que suelen tener varias — que puede utilizarse — entre otros fines —para conectar dispositivos que constituyen memorias externas, tales como los denominados “pendrives que combinan memoria informática con grabación y reproducción de audio y recepción de radio FM; discos duros exteriores, y placas planas de memoria autónoma, todos los cuales son facilmente transportables, tienen una importante capacidad de guardar información y permiten, por lo tanto, trasladarla entre distintos computadores.

Se encuentra, asimismo, muy generalizada la posibilidad de interconectar computadores, fijos o portátiles (los llamados “laptops” o “netbooks”) mediante enlaces por onda de radio de corta distancia, llamados Wi-Fi, así como mediante el sistema “Bluetooth” que también permite conectar en forma inalámbrica los computadores con los teléfonos celulares y otros dispositivos que contienen memorias de información digitalizada. Y del mismo modo, dispositivos de este tipo pueden ser conectados a los computadores equipados para ello, mediante sistemas de rayos infrarojos (IR).


 

El acumulador es un campo de memoria integrado a la Unidad Central de Proceso, en el cual son registradas informaciones que son necesarias para llevar a cabo el procesamiento de datos en el interior de dicha Unidad Central; y que por lo general son de duración sumamente breve y cambiante.

Como ejemplo, si se necesita “recordar” el ciclo de un bucle antes explicado, en que se repite una operación hasta un cierto límite - como sumar 1+1 mientras el resultado sea menor que 10 - es probable que sea en el acumulador donde es registrado ese valor del límite, para compararlo con cada resultado sucesivamente obtenido al realizar las sumas.


Durante su funcionamiento, a enormes velocidades, el sistema del computador - y especialmente la Unidad Central de Proceso - produce continuamente información que debe ser registrada para ser utilizada en un momento ulterior; y eso mismo genera automáticamente otra información esencial, que es el lugar en que aquella quedó almacenada y la forma de reconocerla cuando se necesite recurrir a ella. Pero, al mismo tiempo, todo ese volumen de información pierde toda utilidad una vez que ha sido empleada y ya no es necesario recordarla.

Una parte esencial de la actividad de memorización del computador, generalmente comandada por el sistema operativo o por los correspondientes programas de utilidad, la constituye la creación de los “archivos temporarios”, que a veces son recogidos en la memoria RAM pero muy a menudo generan registros en el disco duro. Esa es, por ejemplo, una de las razones por las cuales en el disco duro debe reservarse cierta zona de memoria libre, para que sea utilizada en la formación de estos archivos temporarios, (generalmente ubicados en la carpeta Windows/TEMP) que pocas veces pueden ser observados, excepto cuando por algún motivo no se destruyen una vez utilizados, a pesar de que carecen luego de todo interés. Precisamente la falta de espacio de memoria para albergar archivos temporarios, es una de las causas por las cuales “se caen” a veces los computadores, paralizando su funcionamiento.

Un ejemplo sencillo de archivos temporarios, lo constituyen los archivos que se forman para imprimir un documento de texto o gráfico, especialmente en las impresoras del tipo de gota de tinta o similares, que una vez impreso el documento se destruyen automáticamente.

Los procesos de memorización, especialmente constituídos por registros temporarios de información y su utilización posterior en el transcurso de un programa, forman una parte esencial del funcionamiento del computador; y dan lugar a una gran actividad de continuo registro, lectura, actualización y borrado de inscripciones de datos en la memoria RAM y también muy a menudo en el disco duro.

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