computaciÓn y cÁlculo numÉrico licenciatura en física – depto física ecen (fceia–unr)

Licenciatura en Física – Departamento de Física - ECEN

Computación y Cálculo Numérico Turner, P.A.

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COMPUTACIÓN Y CÁLCULO NUMÉRICO

Licenciatura en Física – Depto Física ECEN (FCEIA–UNR)

•Módulo “Teoría”•L. Lara – Viernes 8:00 a 10:00 – Aula 22

•Módulo “Práctica”•P. Turner – Viernes 10:30 a 13:00 – Aula 22



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ON DESARROLLO MÓDULO

PARTE UNO Aprox. 2 semanas• Introducción.• Algoritmos y programación.• Introducción al FORTRAN.

PARTE DOS Aprox. 10 semanas• Implementación de métodos numéricos.• Otros comandos FORTRAN.• Trabajos prácticos.

MÓDULO PRÁCTICA

PARTE UNO Aprox. 2 semanas• Introducción.• Algoritmos y programación.• Introducción al FORTRAN.

PARTE DOS Aprox. 10 semanas• Implementación de métodos numéricos.• Otros comandos FORTRAN.• Trabajos prácticos.



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UNIDAD I: FUNDAMENTOS DE COMPUTACIÓN

Ya se ha introducido en el Taller de Física Computacional:• Metodología resolver problemas mediante computadora.• Describir un problema a través de estructuras lógicas.• Conceptos básicos de la programación estructurada.• Lenguaje FORTRAN.Presentaremos hoy:• Definiciones, conceptos básicos. REPASO.



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COMPUTACIÓN

DEFINICIÓN

COMPUTADOR

ENTENDEMOS

Es un

COMPUTADOR

que incorpora la posibilidad de realizaroperaciones lógicas y de este modo, además de conservar su capacidad de computar, pueden procesar información (numérica o no).

ENTENDEMOS

Acto y acción de computar, donde computar equivale especialmente a determinar por medios matemáticos.

Originalmente eran dispositivos de ayuda para realizar cálculos aritméticos (números).

ORDENADOR

COMPUTACIÓN



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ON INFORMÁTICAInformatiqueComputer Science and Engineering

Conjunto de conocimientos científicos y técnicas que hacen posible el tratamiento automático de la información por medio de ordenadores.

INFORMÁTICA DEFINICIÓN

NOS PREGUNTAMOS

¿Qué es la INFORMACIÓN?



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DATOS

INFORMACIÓN ENTENDEMOS

EJEMPLOS:

Conjunto de símbolos usados para representar un valor numérico, un hecho, una idea o un objeto. Individualmente tienen un significado puntual.

Conjunto de datos procesados, organizados, es decir, significativos. Información es datos + su interrelación.

DATOS – INFORMACIÓNENTENDEMOS

Nombre, Número atómico, Valencia, etc.

EJEMPLOS:

Elemento (Nombre, Número atómico, Valencia)NOS PREGUNTAMOS

¿Cómo representamos la INFORMACIÓN (DATOS)?



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ANALÓGICA

DIGITAL

Cuando una magnitud física varía continuamente para representar la información tenemos una representación analógica. Ej: el voltaje en función de la presión producida por la voz en un micrófono.

La información es divida en trozos y cada trozo se representa numéricamente. Al final se maneja un conjunto de números. La cantidad de trozos en que se divide está relacionado con la calidad de la representación. Ej: las cámaras digitales (1, 2, 3.2, o más Mega Pixels por foto).

REPRESENTACIÓN DE INFORMACIÓN (DATOS)

En los ordenadores toda la información se almacena digitalmente.



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REPRESENTACIÓN DE NÚMEROSEn un sistema de base b, un número N cualquiera se puede representar mediante un polinomio de potencias de la base, multiplicados por un símbolo perteneciente al sistema. En general tendremos:

pp

11

00

ii

1n1n

nn b.a......b.ab.a.....b.a.....b.ab.aN


Base: b = 10Símbolos: 0, 1, …, 9Por ejemplo:

2101

012

10410510710854,87

103102106623

SISTEMA DECIMAL

OTROS SISTEMAS DE REPRESENTACIÓN DE NÚMEROS



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ON SISTEMA BINARIO

DECIMAL BINARIO HEXADECIMAL DECIMAL BINARIO HEXADECIMAL 0 0000 0 8 1000 8 1 0001 1 9 1001 9 2 0010 2 10 1010 A 3 0011 3 11 1011 B 4 0100 4 12 1100 C 5 0101 5 13 1101 D 6 0110 6 14 1110 E 7 0111 7 15 1111 F

Base: b = 2Símbolos: 0, 1

BIT

SISTEMA HEXADECIMALBase: b = 16Símbolos: 0, 1, 2, …, A, B, …, F

GRUPO DE BITS



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REPRESENTACIÓN DE TEXTOSímbolos: caracteresLetras mayúsculas, minúsculas, signos de puntuación, signos especiales (#, @, &, etc.)

Podemos asignar a cada caracter un código numérico.Se asignan arbitrariamente, dando distintos códigos.• ASCII (American Standard Code for Information Interchange)• UNICODE

H o l a P e p .72 111 108 97 32 80 101 112 46




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ON SISTEMAS INFORMÁTICOS

Un sistema es un conjunto de entidades que interrelacionan para un fin común.

Un sistema informático es …

Físicas – Hardware (material de ferretería) Duro Lógicas – Software ( juego de palabras) Blando Humanas – “Peopleware” Usuario

SISTEMA

DEFINICIÓN

SISTEMA INFORMÁTICO

ENTENDEMOS

… para procesar información.… conjunto de entidades que interrelacionan …

¿Qué ENTIDADES? - ¿Cómo se clasifican?



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ON COMPUTADOR DIGITAL

Es un dispositivo electrónico programable, diseñado para llevar a cabo tareas de manipulación de información con gran rapidez.

COMPUTADOR DIGITAL

DEFINICIÓN

El rango de aplicaciones abarca desde usos comerciales (facturación, control de inventario, etc.) hasta aplicaciones científicas o ingenieriles como control de experimentos de un laboratorio, extensivos cálculos en dinámica de fluidos, o el control de naves espaciales.

APLICACIÓN



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ON ARQUITECTURA CLÁSICA DE UN COMPUTADOR

• Unidad de entrada• Unidad de salida• Unidad de control• Unidad aritmética• Memoria

ORGANIZACIÓN

ESTRUCTURA FUNCIONAL

SISTEMA BINARIO

PROGRAMA ALMACENADO EN MEMORIA

CONCRETA

HOY aritmético-lógica

ORDENADOR



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ON ARQUITECTURA SIMPLIFICADA DE UN COMPUTADOR

Se denomina así a todos los componentes físicos del computador o sistema de cómputo, cuya funcionalidad NO puede ser modificada fácilmente.

HARDWARE

• Unidad central de Procesamiento (CPU): Dispositivo electrónico principal de procesamiento de datos.

• Memoria de acceso aleatorio (RAM): Dispositivos electrónicos de almacenamiento rápido y volátil de la información.

• Memoria de acceso sólo a lectura (ROM): Dispositivo electrónico de almacenamiento de información no volátil. Usada para almacenar FirmWare.

COMPONENTES PRINCIPALES



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• Dispositivos de Entrada y Salida: Medios de almacenamiento masivo: entrada (Diskettes, discos, cintas, etc.) no volátil. Teclado: entrada. Mouse: entrada por apunte y selección. Monitor: salida. Impresor: salida. Puertos de comunicación: entrada/salida. Canales de comunicación entre ordenadores. Conversores Analógico/Digitales: entrada/salida. La aplicación de estos es el control de procesos o dispositivos externos.

COMPONENTES PRINCIPALES



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Son los programas que dirigen la operación del HARDWARE para la solución de un problema, siendo su funcionalidad fácilmente modificable.

ARQUITECTURA SIMPLIFICADA DE UN COMPUTADORSOFTWARE

Según su FUNCIÓN se clasifican:

Sistema Operativo (SO) SOFTWARE Aplicaciones

Sistemas de Desarrollo



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El sistema operativo es un conjunto de programas que se encargan de realizar la administración de todos los recursos que posee un computador.

SISTEMA OPERATIVO

Además provee a los programas de una interfase con HARDWARE. Clasificaciones:

USUARIOS soporta TAREAS “simultáneas”

Monousuario MonotareaMultiusuario Multitarea

SistemaOperativoUsuario COMANDO

S

Interacción:



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Organización y administración de los medios de almacenamiento.

TAREAS del Sistema Operativo

• DirectoriosSon entidades lógicas que permiten realizar una organización estructurada y jerárquica de la información. No son contenedoras de información en sí, y sólo sirven a fines organizativos.

• ArchivosSon entidades lógicas que contienen información. El carácter de la información contenida en un archivo puede ser muy diverso, por ejemplo programas, bibliotecas de subprogramas, gráficos, imágenes, bases de datos, textos, sonidos, etc.



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Son programas o conjuntos de programas que llevan a cabo tareas específicas.

Ejemplos:• Manejo de Bases de Datos• Cálculo científico• Procesamiento de textos• Planillas de cálculo• Sistemas de graficación• Diseño asistido por computador• Control de procesos Planificación empresarial• etc.

APLICACIONES



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Son conjuntos de programas destinados a la generación de aplicaciones.

SISTEMAS DE DESARROLLO

Nivel de abstracción • Bajo: el programador debe especificar las tareas, desde un punto de vista muy cercano al hardware.• Alto: El programador manipula entidades abstractas, sin involucrarse en los detalles de su implementación interna.

Clasificaciones:

LENGUAJES

Metodologías de programación• Imperativos: especificar en forma detallada el flujo del programa.• Declarativos: énfasis en definición del problema, más que en solución.• Orientados a Objetos: define objetos caracterizados por un estado, y un conjunto de mecanismos para modificarlos. • Mixtos: mezclar metodologías de programación.



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Manera de ejecutar una aplicación • Intérpretes: existe un proceso adicional al programa, que se encarga de ir traduciendo las sentencias del programa a lenguaje de máquina.• Compiladores: el proceso de traducción a código de máquina se realiza antes de la ejecución. Esto aumenta considerablemente la eficiencia, a costa de pérdida en la flexibilidad durante el desarrollo de un programa.

• Ambientes de programación: Son ambientes ricos para el programador, facilitando la tarea de desarrollo, depuración y prueba de un programa.

Clasificaciones:

FIN

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