2.8. Organización de los datos
La organización de computadoras se
refiere a las unidades funcionales de una computadora (como la unidad central
de procesamiento, unidad de memoria y los dispositivos de entrada/salida) y sus
interconexiones, que materializan especificaciones arquitectónicas.
La organización de una computadora y su
arquitectura están estrechamente relacionadas; sin embargo, no se deben
confundir la arquitectura con la organización, que en algunos casos suele ser
usada como un sinónimo de esta última, puesto que la arquitectura se enfoca a
la forma de construir las unidades funcionales para que realicen las funciones
especificadas por su organización, al igual que su forma de comunicarse e
interactuar entre ellas. Un ejemplo de atributos de la arquitectura
computacional son el número de bits usados para representar los tipos de datos
(números, caracteres, etc.), mecanismos de entrada/salida, entre otros.
Dependiendo
de la funcionalidad de computador, son :
·
Computadoras
digitales:
Es aquella que cuenta directamente los
números (0 dígitos) que representan numerales, letras y otros símbolos
especiales. Son capaces de almacenar diferentes programas por lo que se les
puede utilizar en incontables aplicaciones. Una máquina de este tipo puede
procesar una nómina, gráficas, comparaciones, etc., por ejemplo IBM.
Todo lo que hace una computadora digital
se basa en una operación: la capacidad de determinar si un conmutador, o
‘puerta’, está abierto o cerrado. Es decir, solo puede reconocer dos estados en
cualquiera de sus circuitos microscópicos: abierto o cerrado, alta o baja
tensión o, en el caso de números, 0 o 1. Sin embargo, es la velocidad con la
cual la computadora realiza este acto tan sencillo lo que lo convierte en una
maravilla de la tecnología moderna.
Las velocidades del ordenador se miden en
megahercios (millones de ciclos por segundo), aunque en la actualidad se
alcanzan velocidades del orden de los gigahercios (miles de millones de ciclo
por segundo). Una computadora con una velocidad de reloj de 1 gigahercio (GHz),
velocidad bastante representativa de una microcomputadora, es capaz de ejecutar
1.000 millones de operaciones discretas por segundo, mientras que las
supercomputadoras utilizadas en aplicaciones de investigación y de defensa
alcanzan velocidades de billones de ciclos por segundo.
La velocidad y la potencia de cálculo de
las computadoras digitales se incrementan aún más por la cantidad de datos
manipulados durante cada ciclo. Si un ordenador verifica solo un conmutador
cada vez, dicho conmutador puede representar solamente dos comandos o números.
Así, ON simbolizaría una operación o un número, mientras que OFF simbolizará
otra u otro. Sin embargo, al verificar grupos de conmutadores enlazados como
una sola unidad, la computadora aumenta el número de operaciones que puede
reconocer en cada ciclo. Por ejemplo, una computadora que verifica dos
conmutadores cada vez, puede representar cuatro números (del 0 al 3), o bien
ejecutar en cada ciclo una de las cuatro operaciones, una para cada uno de los
siguientes modelos de conmutador: OFF-OFF (0), OFF-ON (1), ON-OFF (2) u ON-ON (3).
El desarrollo de procesadores capaces de manejar simultáneamente 16, 32 y 64
bits de datos permitió incrementar la velocidad de las computadoras.
·
Computadoras
analógicas:
Es
un dispositivo electrónico diseñado con el fin de manipular la entrada de datos
en términos de por mencionar un ejemplo, niveles de tensión o presiones
hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. Un dispositivo de
cálculo analógico más simple es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de
escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división
y otras funciones. En el clásico ordenador analógico electrónico, las entradas
se convierten en tensiones que pueden sumarse o multiplicarse empleando
elementos de circuito de diseño especial. Las respuestas se generan
continuamente para su visualización o para su conversión en otra forma deseada.
Sin
embargo presenta dos grandes desventajas: primero, problemas distintos
requieren circuitos eléctricos distintos y es muy fácil que la información
pierda integridad. Estas computadoras suelen utilizarse para control industrial
en pilotaje automático o en simulación de fenómenos mecánicos. Miden magnitudes
físicas que se distribuyen en escala continua como puede ser la temperatura o
la presión.
·
Computadoras
híbridas
Son máquinas que combinan las
características de las máquinas analógicas y digitales para crear un sistema de
cómputo híbrido. Las instalaciones que contienen elementos de ordenadores
digitales y analógicos se denominan ordenadores híbridos. Por lo general se
utilizan para problemas en los que hay que calcular grandes cantidades de
ecuaciones complejas, conocidas como integrales de tiempo. En un ordenador
digital también pueden introducirse datos en forma analógica mediante un
convertidor analógico digital, y viceversa (convertidor digital a analógico).
2.8.1. Estructuras y sistemas de base de datos.
En ciencias de la computación, una
estructura de datos es una forma particular de organizar datos en una
computadora para que pueda ser utilizado de manera eficiente. Diferentes tipos
de estructuras de datos son adecuados para diferentes tipos de aplicaciones, y
algunos son altamente especializados para tareas específicas.Las estructuras de
datos son un medio para manejar grandes cantidades de datos de manera eficiente
para usos tales como grandes bases de datos y servicios de indización de
Internet. Por lo general, las estructuras de datos eficientes son clave para
diseñar algoritmos eficientes. Algunos métodos formales de diseño y lenguajes
de programación destacan las estructuras de datos, en lugar de los algoritmos,
como el factor clave de organización en el diseño de software. Las estructuras
de datos se basan generalmente en la capacidad de un ordenador para recuperar y
almacenar datos en cualquier lugar de su memoria.
1. Existen
numerosos tipos de estructuras de datos, generalmente construidas sobre otras
más simples:
2. Un
vector es una serie de elementos en un orden específico, por lo general todos
del mismo tipo (si bien los elementos pueden ser de casi cualquier tipo). Se
accede a los elementos utilizando un entero como índice para especificar el
elemento que se requiere. Las implementaciones típicas asignan palabras de
memoria contiguas a los elementos de los arreglos (aunque no siempre es el
caso). Los arreglos pueden cambiar de tamaño o tener una longitud fija.
3. Un
vector asociativo (también llamado diccionario o mapa ) es una variante más
flexible que una matriz, en la que se puede añadir y eliminar libremente pares
nombre-valor. Una tabla de hash es una implementación usual de un arreglo
asociativo.
4. Un
registro (también llamado tupla o estructura) es una estructura de datos
agregados. Un registro es un valor que contiene otros valores, típicamente en
un número fijo y la secuencia y por lo general un índice por nombres. Los
elementos de los registros generalmente son llamados campos.
5. Una
unión es una estructura de datos que especifica cuál de una serie de tipos de
datos permitidos podrá ser almacenada en sus instancias, por ejemplo flotante o
entero largo. En contraste con un registro, que se podría definir para contener
un flotante y un entero largo, en una unión, sólo hay un valor a la vez. Se
asigna suficiente espacio para contener el tipo de datos de cualquiera de los
miembros.
6. Un
tipo variante (también llamado registro variante o unión discriminada) contiene
un campo adicional que indica su tipo actual.
7. Un
conjunto es un tipo de datos abstracto que puede almacenar valores específicos,
sin orden particular y sin valores duplicados.
8. Un
Multiconjunto es un tipo de datos abstracto que puede almacenar valores específicos,
sin orden particular. A diferencia de los conjuntos, los multicunjuntos admiten
repeticiones.
9. Un
grafo es una estructura de datos conectada compuesta por nodos. Cada nodo
contiene un valor y una o más referencias a otros nodos. Los grafos pueden utilizarse
para representar redes, dado que los nodos pueden referenciarse entre ellos.
Las conexiones entre nodos pueden tener dirección, es decir un nodo de partida
y uno de llegada.
10. Un
árbol es un caso particular de grafo dirigido en el que no se admiten ciclos y
existe un camino desde un nodo llamado raíz hasta cada uno de los otros nodos.
Una colección de árboles es llamada un bosque.
11. Una
clase es una plantilla para la creación de objetos de datos según un modelo
predefinido. Las clases se utilizan como representación abstracta de conceptos,
incluyen campos como los registros y operaciones que pueden consultar el valor
de los campos o cambiar sus valores.
·
Soporte
en los lenguajes
La mayoría de los lenguajes ensambladores y algunos lenguajes de bajo
nivel, tales como BCPL, carecen de soporte de estructuras de datos. En cambio,
muchos lenguajes de alto nivel y algunos lenguajes ensambladores de alto nivel,
tales como MASM, tienen algún tipo de soporte incorporado para ciertas
estructuras de datos, tales como los registros y arreglos. Por ejemplo, los
lenguajes C y Pascal soportan estructuras y registros, respectivamente, además
de arreglos y matrices multidimensionales. La mayoría de los lenguajes de
programación disponen de algún tipo de biblioteca o mecanismo que el uso de
estructuras de datos en los programas. Los lenguajes modernos por lo general
vienen con bibliotecas estándar que implementan las estructuras de datos más
comunes. Ejemplos de ello son la biblioteca Standard Template Library de C++,
las colecciones de Java3 y las librerías .NET de Microsoft.
·
Estructuras
de datos en programación
En programación, una estructura de datos
puede ser declarada inicialmente escribiendo una palabra reservada, luego un
identificador para la estructura y un nombre para cada uno de sus miembros, sin
olvidar los tipos de datos que estos representan. Generalmente, cada miembro se
separa con algún tipo de operador, carácter o palabra reservada. En el lenguaje
de programación Pascal, es posible crear una estructura de datos de la forma
mencionada. La sintaxis básica es:
Estruct Identificador, _
Miembro1:TipoDeDato, _
Miembro2:TipoDeDato, _
...
Miembro9:TipoDeDato
Para acceder a los miembros de una
estructura, primero se debe crear una referencia a esta, generalmente con una
variable de tipo; luego se pueden editar y obtener los datos de los miembros
libremente.
Estruc
Estructura,Miembro1:Entero,Miembro2:Cadena,Miembro3:Byte
Var Variable:Estructura
Variable.Miembro1 = 40000
Variable.Miembro2 = "Hola Mundo"
Variable.Miembro3 = 255
Mensaje(Variable.Miembro2) ' Muestra
"Hola Mundo"
Los sistemas informáticos pueden
clasificarse con base a numerosos criterios. Las clasificaciones no son
estancas y es común encontrar sistemas híbridos que no encajen en una única
categoría. Por
su uso: sistemas de uso específico y sistemas de uso general.
Por
el paralelismo de los procesadores
ü
MIMD,
Multiple Instruction Multiple Data.
ü
SIMD,
Single Instruction Multiple Data.
ü
SISD,
Single Instruction Single Data.
ü Por
el tipo de computadora utilizado en el sistema
ü Estaciones
de trabajo (workstations).
ü Macrocomputadoras
(servidores de gran capacidad).
ü Minicomputadoras
(por ejemplo, computadoras personales).
ü Microcomputadoras
(servidores pequeños).
ü Supercomputadoras.
ü Terminales
ligeros (thin clients).
Por
la arquitectura
ü Arquitectura
cliente-servidor.
ü Arquitectura
de 3 capas.
ü Arquitectura
de 4 capas.
ü Arquitectura
de n capas.
ü Monitor
de teleproceso o servidor de transacciones.
ü Servidor
de aplicaciones.
ü Sistema
aislado.
Estructura:
Los sistemas informáticos suelen
estructurarse en subsistemas:
Referencias:
https://es.wikipedia.org/wiki/Organizaci%C3%B3n_de_computadoras
http://www.monografias.com/trabajos102/organizacion-del-computador/organizacion-del-computador.shtml
http://www.engendros.galeon.com/U1T5.htm
https://es.wikipedia.org/wiki/Estructura_de_datos
https://es.wikipedia.org/wiki/Sistema_inform%C3%A1tico#Desarrollo
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