Arquitectura del Hardware
Vamos a hablar un poco de arquitectura de hardware.
Se preguntarán, porqué todos estos términos y palabras y unidad central de procesamiento.
Lo que quiero en esta sección es definir un par de términos así los puedo usar en el resto del curso.
Es realmente eso.
Quiero que se den cuenta del diagrama básico de las cosas.
Bien, les voy a mostrar tres generaciones de hardware.
Les voy a mostrar hardware realmente antiguo de los 60s y 70s.
Les voy a mostrar hardware medianamente antiguo de los 90s y principios del 2000.
Y luego les voy a mostrar un hardware super nuevo esto es un Raspberry Pi, y es como un hardware integrado que va dentro de cosas como celulares.
Así que voy a estar yendo y viniendo entre tres generaciones completas de hardware.
Pero la imagen y los conceptos que quiero que entiendan son estos términos.
Unidad central de procesamiento, memoria principal, memoria secundaria y dispositivos de entrada/salida.
Así que comenzaremos con los dispositivos de entrada/salida.
Son la forma en la que esta computadora accede al mundo exterior.
Así que cosas como el mouse, el teclado, bien, tengo un teclado aquí.
Teclado, pantalla, todas estas cosas.
Oh, no quiero desordenar el teclado allí.
Entonces esos son los dispositivos de entrada/salida.
Ah, hay un pequeño, está bien, un poco de desorden, ningún problema.
Dispositivos de salida, pantallas, y esa es la forma en la que los humanos del mundo exterior interactuan.
Software, el principal, el interior de la computadora, tenemos la unidad central de procesamiento y la memoria principal, y luego la memoria secundaria.
Y probablemente sea más fácil para mí tomar ni el más antiguo, ni el más nuevo para darles una idea de lo que sucede aquí.
Y si tuvieran una computadora de escritorio, y quizás todavía tienen una de esas viejas computadoras en casa, son las grandes que hacen ruido cuando se inician.
Tienen adentro muchas partes diferentes.
Y lo más cercano que una computadora tiene a una inteligencia es esto, la unidad central de procesamiento, lo llamamos CPU.
Y si miran atrás de este CPU, es de hecho un circuito.
Es un circuito muy sofisticado con millones de transistores, y probablemente escucharon eso, millones de transistores.
Opera alrededor de tres billones de instrucciones por segundo.
¿Que significa eso? Bueno, eso significa que una instrucción es un conjunto de pulsos eléctricos, quizás 32 pequeños cables, o 64 pequeños cables, y a tres billones de veces el segundo, está programada para preguntar, ¿que sigue? Y empuja lo que sigue en estos pequeños cables eléctricos.
Bien, ¿dónde consigue la respuesta de que sigue? Consigue la respuesta de qué sigue de la memoria.
Y por eso tu programa, cuando escriben un programa, déjenme dibujar esto.
Cuando escriben un programa, crean un archivo en la memoria secundaria, como un archivo python.
Y luego en algún punto, es cargado en la memoria principal, traducido, y luego su programa está aquí.
Y cuando el CPU dice, que sigue, el programa alimenta esta primer instrucción.
Y luego cuando está realizado, el CPU dice, ¿que sigue? Alimenta una segunda instrucción, tercera, cuarta.
Se llama el ciclo de instrucción.
Y estas dos partes, el CPU y la memoria principal son los que participan.
Y la memoria principal es donde, en cierto modo, vives.
En algún lugar, hay una pequeña versión de ti mismo ahí respondiendo las preguntas que están haciendo.
Ahora se pueden preguntar ¿esto es inteligente? Realmente no es tan inteligente, es realmente una calculadora rápida con mucho almacenamiento es la mejor forma de pensar en esto.
Y volviendo a los 60s y los 70s, esto es una pieza de hardware de una computadora que era del tamaño de una habitación con probablemente 20 refrigeradores, todos con módulos.
Y aquí, donde probablemente no lo puedas ver, hay resistores, transistores, y condensadores, y luego cables, los que están impresos en este tablero de circuitos, también conocido como PCB.
Así que lo más cercano que esto tiene a inteligencia son estos transistores, y simplificado, lo que pueden hacer es tomar decisiones simples de sí/no.
Y luego pueden ser usados, si los enlazas juntos en la forma correcta, para almacenar un poco de información.
Y entonces, cuando decimos que hay millones de transistores almacenados en este pequeño cuadrado de aquí, es bastante lindo.
Me refiero, si lo miras, es como, parece casi una joya, es tan lindo.
Y cada uno de esos es un transistor realmente pequeño impreso en foto, así que hay millones de estos.
Por lo que la diferencia entre 1960 y hoy es que esta parte se vuelve cada vez más chica, hasta el punto donde literalmente miles de estas cosas están apiñadas dentro de este pequeño cuadrado.
Y volviendo a la mitad del grado uno, esto aquí es la placa madre, esta parte aquí es la placa madre, porque es la madre de todas las placas, y conecta todo junto.
Todos estos componentes se enchufan y así es como se conectan juntos, y hay un montón de cables que van y vuelven en esto.
Y así es como tu programa, en un sentido, es transportado desde la memoria al CPU.
Y esta placa madre los conecta.
Otra cosa que se conecta a la placa madre es el almacenamiento secundario.
Bien, la razón por la que tenemos memoria secundaria o almacenamiento secundario es que está diseñado para ser muy rápido, la memoria principal es súper rápida.
Y lo que sucede es, cuando la computadora se apaga tu programa es borrado de aquí.
Al principio les dije que escriben su programa, y colocan un archivo aquí, un archivo PY, y este es el mismo lugar en donde están tus archivos de Word y tus PowerPoints.
Y entonces el archivo PY es cargado y traducido a la memoria principal.
Y luego cuando la computadora se apaga, todos estos datos se van.
La memoria secundaria es permanente, esta no se apaga.
Entonces en los viejos tiempos, solíamos almacenar nuestros programas y archivos en el disco duro.
Incluso pueden tener una computadora en casa donde hay de hecho una bandeja giratoria de medios magnéticos, y un pequeño cabezal que entra y sale para leer y escribir los datos.
De hecho graba magnéticamente, cuando colocas un archivo, lo graba.
Y cuando se corta la electricidad, la grabación magnética permanece aquí.
Y estas cosas, unidades de discos físicos, se están extinguiendo porque toda la información esté en pequeños palitos USB como este, y esa es una versión perfecta de una memoria secundaria.
Pero, al menos para nosotros, podemos ver estos hermosos y antiguos dispositivos mecánicos que usábamos para guardar los datos magnéticamente cuando se cortaba la luz.
Bien, este de aquí está bastante roto, y anda bastante mal, así que probablemente no guarde mucho.
Así que en resumen de esta imagen, lo que realmente quiero que saquen es una serie de definiciones.
La unidad central de procesamiento es muy simple, es lo más cercano que tienen las computadoras a cerebros, pero quiere responder la pregunta de qué hacer luego, pero tenemos que alimentar a través de la memoria, las respuestas, lo que son sus programas.
Y luego tenemos los dispositivos de entrada y de salida, la memoria principal, y luego el almacenamiento permanente más grande en la memoria secundaria.
Así que donde vives dentro de una computadora es básicamente en la memoria principal.
Cuando escribes un programa, lo escribes en la computadora, tu fuera de la computadora estás escribiendo en tu teclado y estás escribiendo comandos Python en un archivo.
Como x<3:print, ¿bien? Y luego eso se carga en la memoria principal, y entonces, esto es una versión creativa tuya.
Son tus instrucciones las que se procesarán, y el programa termina en la memoria principal, y luego se procesa.
Así que esto es donde vives dentro de la computadora, piénsalo de esa forma.
Estas viviendo en la memoria principal cuando de hecho se está ejecutando tu programa.
Ahora sucede que las instrucciones que usa este procesador central, son una serie de ceros y unos.
Y cuando digo algo como 32 ceros y unos, o 64 ceros y unos simultáneamente son alimentados para las instrucciones.
Usamos un lenguaje llamado lenguaje cibernético, y me encantaría algún día enseñárselos, pero ahora no tenemos tiempo, y hay más acerca de ser un científico de la computación cuando comienzas a aprender lenguaje cibernético.
Pero básicamente, no tienes que preocuparte mucho de eso, escribimos Python.
Y escribimos en Python y luego algo de hecho se traduce en lenguaje cibernético.
Y luego el lenguaje cibernético es la cosa que procesa y procesa y procesa y procesa.
Entonces, algún día podrías darle una mirada, pero es más que solo ciencias de computación.
Y el software que hace la traducción, que se llama un compilador o un intérprete, podríamos hablar más acerca de eso cuando te conviertas en un científico en computación.
Pero por ahora, vamos a preocuparnos como escribir este código y el resto se va a quedar a medio camino mientras continuamos.
Tengo un par de videos aquí.
En este video, con suerte la URL de YouTube todavía funciona, si no, vamos a tratar de encontrar otra forma para obtener un link para tener una buena copia.
Pero básicamente, como dije, hay millones de transistores en una de estas cosas, y hay mucha electricidad que pasa por estas cosas, y cuando tu computadora se calienta, es esta la parte que está trabajando realmente duro haciendo cosas tres billones de veces en un segundo.
Así que alguien hizo un video, no muy bueno, pero es de hace mucho tiempo atrás, donde quitas la parte de enfriamiento y ves que pasa a estos CPUs cuando hacen todo el trabajo tres billones de de veces en un segundo usando toda esta electricidad, y no están debidamente refrigerados.
Otro video buenísimo que tenemos es uno de discos duros, y como de hecho giran en la realidad.
Este, está totalmente hecho un desastre porque lo he estado golpeando por años y jugando con él, usándolo en todas mis clases por años, así que no anda bien.
Pero este video, les muestra como trabaja y cómo de hecho gira en realidad.
Y escucharás sonidos que, si tienes o tenías una computadora de escritorio reconocerás el sonido, y así tendrás una idea de que está pasando dentro de esa computadora ya que el almacenamiento secundario se está moviendo.
Y como dije, el almacenamiento secundario está siendo cada vez menos relevante mientras progresamos a un almacenamiento sólido, como en el del USB.
Así que a continuación vamos a hablar acerca de cómo escribir ese Python.
Hablé un poco acerca del hardware, y ahora vamos a comenzar a escribir algo de Python.
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