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Universidad Tecnológica Nacional Facultad Regional Buenos Aires Departamento de Ingeniería Electrónica
Informática I Carrera: Asignatura: Departamento: Área: Bloque : Horas semanales:
Ingeniería Electrónica. Informática I Electrónica. Técnicas Digitales Tecnologías Básicas 5 (cinco)
Curso: 2011 95-0452 Código: Clase: Integradora anual 1er nivel Ubicación: Obligatoria
Objetivos (Ord. Nº 1077/05 CS) : •
Integrar en forma horizontal los conocimientos adquiridos en Álgebra, Geometría y Análisis Matemático volcando problemas (orientados a ingeniería) para ser resueltos por procedimientos informáticos.
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Optimizar a su vez el funcionamiento de INFORMATICA I como correlación académica e integración vertical con INFORMATICA II.
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Promover el hábito por la correcta presentación de informes y desarrollar la habilidad para el manejo bibliográfico
Objetivos Particulares : Que los alumnos: • Comprendan el funcionamiento de una computadora tanto en forma global como en sus principales partes constitutivas. • Comprendan la relación entre las acciones realizadas por un lenguaje de programación y el intercambio de información a nivel de una máquina elemental. • Apliquen cálculo numérico en la resolución de problemas en el contexto de procedimientos informáticos. • Analicen problemas orientados a ingeniería por medio de un lenguaje de programación estructurado, adquiriendo un dominio fluido del mismo, que permita a Informática II asumir tal dominio y concentrase en programación orientada a objetos.. • Comprender y manejar con fluidez las herramientas de desarrollo que componen un entorno de programación profesional: Compilador, Linker, archivador de librerías, y debugger • Comenzar a incorporar buenas prácticas de programación, tendiendo a producir código reutilizable en el resto de las asignaturas del área Técnicas Digitales en la que se encuadra la presente asignatura.
Correlativas: (Ord. Nº 1077/05 CS) Cursadas: Para cursar:
Aprobadas:
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Para rendir:
Programa sintético(Ord. Nº 1077/05): a) b) c) d) e) f) g) h) i)
Estructura de una computadora. Sistemas de numeración y aritmética binaria. Diagramas de flujo. Introducción al lenguaje C. Control de flujo en C. Funciones en C. Punteros y arreglos en C. Estructuras y uniones en C. Campos de bits Manejo de archivos en C. Archivos de texto y archivos binarios. Uso del lenguaje C en aplicaciones de bajo nivel. Operaciones a nivel de bits. Puertos.
Programa analítico:
Programa analítico Unidad Temática 1.Estructura de una Computadora Antecedentes históricos. Definición de unidades fundamentales (bit y byte) y sus múltiplos. Definición de memoria. Capacidad de memoria. Tipos de memoria. Buses. Unidad Central del Proceso (C.P.U). Unidad Aritmética y Lógica (ALU). Unidad de Control. Contador de Programa. Dispositivos de entrada/salida (I/O). Ejecución de instrucciones. Fase de búsqueda de instrucciones. Secuencia de Instrucciones: Programa. Conceptos de Hardware y Software. Interacción entre ambos elementos. Asimilación de los conceptos teóricos enunciados en el modelo teórico, de modo que los alumnos puedan verificarlos tangiblemente en diferentes plataformas: PC, Embeeded PC, Microcontroladores. Bibliografía de Soporte: Essentials of Computer Organization and Architecture. Linda Null & Julia Lobur. Pennsylvania State University. Jones and Bartlett Publishers. Capítulo 1
Unidad Temática 2.Sistemas de Numeración y Representación numérica.
Aritmética Binaria
Introducción. Los sistemas de numeración y su evolución histórica. Sistemas de numeración decimal, binario, octal y hexadecimal. Pasajes entre sistemas de números enteros y positivos. Representación de Números signados: Convenio de signo y magnitud. Convenio de complemento a uno. Convenio de complemento a dos. Operaciones de adición y de sustracción utilizando el convenio de complemento a dos. Representación de números fraccionales. Notación punto fijo y punto flotante. Precisión y truncado. Errores en notación de punto flotante. Formato IEEE 754. Representación de caracteres: Binario Codificado Decimal (BCD), ASCII, EBCDIC, Unicode. Bibliografía de Soporte: Essentials of Computer Organization and Architecture. Linda Null & Julia Lobur. Pennsylvania State University. Jones and Bartlett Publishers. Capítulo 2
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Unidad Temática 3.Introducción a la Programación Estructurada Interpretación de enunciados. Ideas sobre programas y datos. Algoritmos. Estructuras Básicas de Programación. Secuencia. Selección. Iteración. Salto Incondicional. Eliminación del Salto Incondicional. Primer Paradigma de Programación; Programación Estructurada. Pseudocódigo. Implementación de algoritmos sencillos. Utilización del Modelo Top Down para desarrollo de problemas de programación paso a paso. Bibliografía de Soporte: C/C++ Como Programar. Deitel. 4ta. Ed. Prentice Hall. Capítulo 2
Unidad Temática 4.El soporte del Sistema Operativo Conceptos Básicos sobre Sistemas Operativos modernos. Objeto y Funciones principales de un sistema operativo, Tipos de sistemas Operativos. Referencias a Sistemas de uso cotidiano: Introducción a Linux. Herramientas de desarrollo: El Compilador. El Linker. Su relación con el Hardware y el Sistema Operativo. Introducción al desarrollo de software: Programa fuente, programa objeto, programa ejecutable. Fases de compilación y vinculación de programas, en el entorno de un sistema operativo. Bibliografía de soporte: Organización y Arquitectura de Computadores 5ta. Edición. William Stallings. Ed. Prentice Hall. Capítulo 7.
Unidad Temática 5.Introducción al Lenguaje C Elementos del lenguaje C. Introducción a la sintaxis del lenguaje C. Primer ejemplo: Hola Mundo. Identificación de los elementos de sintaxis. Uso del compilador. Tipos de datos, tamaño, y declaraciones. Constantes. Declaraciones. Operadores aritméticos, relacionales y lógicos. Cast. Jerarquía de operadores. Operadores de evaluación (expresiones condicionales). Operadores de Asignación. Precedencia. Preprocesador. Archivos de cabecera. Encabezador stdio.h. Entrada y salida con formato. Funciones básicas de entrada salida: scanf (), printf (), getch(), getc(), getchar(), gets(). Bibliografía de Soporte: C/C++ Como Programar. Deitel. 4ta. Ed. Prentice Hall. Capítulo 2. El Lenguaje de Programación C. Brian Kernighan, Dennis Ritchie. Prentice Hall. Capítulo 1.
Unidad Temática 6.Control de Flujo en Lenguaje C Implementación de la Estructura de Selección: Proposición if. Proposición if-else. Una variante de Estructura de Selección: Selección Múltiple. Proposición switch-case. Estructura de Iteración: Ciclo while. Ciclo do-while. Ciclo for. Sentencias break y continue. Control de Flujo con el Preprocesador:Compilación condicional. Implementación de algoritmos en lenguaje C. Bibliografía de Soporte: C/C++ Como Programar. Deitel. 4ta. Ed. Prentice Hall. Capítulo 4. El Lenguaje de Programación C. Brian Kernighan, Dennis Ritchie. Prentice Hall. Capítulo 3
Unidad Temática 7.Funciones en Lenguaje C Programación modular. Funciones que hemos utilizado hasta aquí. Definición de una función. Prototipo de una función. Argumentos. Headers. Variables locales, globales, externas, estáticas, registros; reglas de alcance (scope). Clases de Almacenamiento. Proposición return.
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Llamada por valor y por referencia. Recursividad. Condiciones para implementar funciones recursivas. Ejemplo: Serie de Fibonacci. Recursividad vs. Iteración. Desarrollando Bibliotecas de código. Concepto de Biblioteca de código. Tipos de Bibliotecas: Estática, Compartida, y de Enlace dinámico. Características de cada una. Ventajas y Desventajas de cada tipo de Biblioteca. Herramientas para la construcción de cada tipo de biblioteca. System Calls en el caso de Librerías de enlace dinámico. Comparación de tamaños de los ejecutables en cada caso. Instalación de las bibliotecas. Variables de entorno asociadas, instalación y uso de cada tipo. Bibliografía de Soporte: C/C++ Como Programar. Deitel. 4ta. Ed. Prentice Hall. Capítulo 5. El Lenguaje de Programación C. Brian Kernighan, Dennis Ritchie. Prentice Hall. Capítulo 4.
Unidad Temática 8.Arreglos en C Arreglos. Declaración de arreglos. Concepto de vector (arreglo de una dimensión) y de matriz (arreglo de dos dimensiones). Inicialización de los arreglos. Algoritmos de ordenamiento. Ordenamiento por más de un criterio. Algoritmos de búsqueda en arreglos. . Algoritmos de búsqueda e inserción en arreglos. Ejemplos de uso de arreglos: desarrollo de histogramas, cálculo de media y desvío. Pasaje de arreglos como argumentos a funciones. Integración con Álgebra: Desarrollo del algoritmo de Gauss Jordan. Detección bordes mediante el máximo de la derivada. Bibliografía de Soporte: C/C++ Como Programar. Deitel. 4ta. Ed. Prentice Hall. Capítulo 6. El Lenguaje de Programación C. Brian Kernighan, Dennis Ritchie. Prentice Hall. Capítulo 5.
Unidad Temática 9.Punteros en C Concepto de puntero. Concepto de dirección. Operadores unarios. Aritmética de punteros. Relación entre punteros y arreglos. Inicialización de punteros. Implementación de llamadas a función por referencia. Punteros a puntero. Vector de punteros. Ordenamiento de estructuras utilizando vector de punteros. Inicialización de punteros y reserva de memoria: funciones malloc() y free(). Punteros vs. Arreglos multidimensionales. Argumentos por línea de comandos. Punteros a función. Declaraciones complejas. Bibliografía de Soporte: C/C++ Como Programar. Deitel. 4ta. Ed. Prentice Hall. Capítulo 7. El Lenguaje de Programación C. Brian Kernighan, Dennis Ritchie. Prentice Hall. Capítulo 5.
Unidad Temática 10.Estructura y uniones en C. Campos de Bits Estructuras de datos . Bases de las Estructuras. Sintaxis: Definición de estructura. Acceso a los miembros de una estructura. Punteros a estructuras. Arreglos de estructuras. Funciones y Estructuras. Definición de tipos especiales Typedef. Estructuras Auto referenciadas. Aplicaciones de estructuras de datos avanzadas: Listas. Listas simplemente y doblemente enlazadas. Aplicaciones y ejemplos. Listas con restricciones de acceso: Pilas, Colas circulares. Aplicaciones y ejemplos.
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Uniones. Definición. Acceso a los miembros de una unión. Campos de bit. Definición. Acceso a los miembros de un campo de bits. Constantes de Enumeración. Bibliografía de Soporte: C/C++ Como Programar. Deitel. 4ta. Ed. Prentice Hall. Capítulo 10. El Lenguaje de Programación C. Brian Kernighan, Dennis Ritchie. Prentice Hall. Capítulo 6.
Unidad Temática 11.Manejo de Strings Fundamentos de string y carácter. Librería de manejo de strings (string.h). Funciones de conversión de strings: atoi(), atol(), atoll(), strtol(). Funciones de entrada / salida de strings: gets (), puts (). Funciones de comparación de strings: strcmp(), strncmp(), strcasecmp(), strncasecmp(), strcoll(). Funciones de manejo de strings: strcat(), strncat(), strcpy(), strncpy(), memcpy(). Bibliografía de Soporte: C/C++ Como Programar. Deitel. 4ta. Ed. Prentice Hall. Capítulo 6 y 7. El Lenguaje de Programación C. Brian Kernighan, Dennis Ritchie. Prentice Hall. Capítulo 7.
Unidad Temática 12.Manejo de archivos en C. Concepto de Flujo de datos (streams). Tipos de stream conocidos: stdin, stdout, stderr. Revisión del concepto de Nodo de un File system visto en Unidad Temática 4. Clase de nodo mas común: el archivo. Interfaces de programación: Entrada salida buffereada de la librería estándar vs. E/S de bajo nivel mediante las llamadas al kernel de linux. Similitudes, ventajas y desventajas de cada una. Criterios para seleccionar cual de ellas es mas adecuada en términos de rendimiento del programa según la aplicación. Funciones de la librería estándar de C, definidas en : Estructura FILE. Entrada Salida Buffereda por la librería estándar. Apertura / creación, y cierre de streams bueffereados: Funciones fopen(), y fclose(). Funciones de entrada de a un carácter o de a una línea: getc (), fgetc(), fgets (), ungetc (), ferror(), feof (). Funciones de salida de a un carácter o de a una línea: putc (), fputc (), fputs (). Entrada salida binaria: fread (), fwrite (). Posicionamiento en un stream:funciones fseek (), fgetpos (), fsetpos(). Entrada salida con formato: fprintf (), vprintf (), vsprintf (), fscanf (), sscanf (). Funciones adicionales flush (). Funciones del kernel: File I/O No buffereada. Creación, apertura y cierre de archivos: funciones creat, open, close. Concepto y significado de File Descriptor. Funciones para lectura y escritura de bajo nivel: read , y write. Accesos secuencial función lseek. Funciones fcntl e ioctl. Concepto “everything is a file” del Universo UNIX. Su implementación en Linux. Relación con los conceptos de File system vistos en la Unidad Temática 4. Uso de las funciones de archivos para acceder a dispositivos de E/S (acceso a E/S de alto nivel). Espera del dispositivo de E/S, relación con el consumo de CPU y por ende de energía. Ejemplos de acceso al dispositivo de audio de una PC. Dispositivos de streams avanzados para intercomunicar procesos. Intercomunicaciones de procesos dentro de un mismo computador: pipes, y FIFO's con nombre. Comando de creación mkfifo y mknode. Llamadas al sistema para crearlos desde un programa mkfifo() y mknode(). Acceso mediante las mismas funciones de archivos. Ejemplos. Intercomunicaciones de procesos residentes en computadores diferentes a través de una red de datos: sockets. Creación y configuración mediante una librería de alto nivel diseñada en la cátedra, y acceso de lectura escritura mediante read () write (). Ejemplos. Espera de múltiples dispositivos de streams bloqueantes: Función select (). Ejemplos integradores. Relación entre ambas interfaces. Función fileno(). Ejemplos Bibliografía de Soporte: Programación Avanzada en el entorno UNIX. Richard Stevens. 2º Edición. Addison Wesley. Capítulos 3 y 5. El Lenguaje de Programación C. Brian Kernighan, Dennis Ritchie. Prentice Hall. Capítulo 8.
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Unidad Temática 13.Uso del Lenguaje C en aplicaciones de bajo nivel. Operaciones
de Bits. Puertos
Operadores lógicos. Operadores de desplazamiento. Ingreso y egreso de información por puertos. Manejo de puertos en la PC. Condiciones de accesibilidad a la E/S en un Sistema Operativo moderno: Funciones iopl, e ioperm. Funciones de acceso a puertos: outb(), outw(), outl(), outsb(), outsw(), outsl(), inb(), inw(), inl(), insb(), insw(), insl(), outb_p(), outw_p(), outl_p(), inb_p(), inw_p(), inl_p(). Bibliografía de soporte: man pages de Linux.
Unidad Temática 14.Aplicaciones de métodos numéricos. Articulación con las asignaturas Álgebra y Geometría Analítica y Análisis Matemático I, desarrollando en lenguaje C aplicaciones que lleven a casos reales de aplicación los temas siguientes: Determinación de raíces reales. Diversos Métodos de Resolución Aproximación de funciones. Interpolación polinomial. Interpolación de Hermite. Integración Numérica. Método de los trapecios. Método de Simpson. Bibliografía de soporte: William H. Press, Saul A. Teukolsky, William T. Vetterling, Brian P. Flannery. Numerical recipes in C. Cambridge University PressNumerical recipes in C.
Unidad Temática 15.Tópicos avanzados Programación paralela. Concepto. Ventajas de su uso. Incremento de su utilidad a partir de los Procesadores Multicore. Concepto de concurrencias vs. Paralelismo. Implementación: threads. Librería pthread. Creación de un thread. Aplicación del concepto de puntero a función. Terminación de un thread. Elementos básicos de sincronismo. Aplicaciones y ejemplos. Bibliografía de soporte: PThreads Primer. A Guide for Multithreaded Programming. Bil Lewis, Daniel J. Berg. Prentice Hall.
Bibliografía: • DEITEL & DEITEL. C/C++. Como programar. • KERNIGHAM & RITCHIE . El lenguaje de programación C. • RICHARD STEVENS . Programación Avanzada en el entorno UNIX. 2º Edición. Addison Wesley • LINDA NULL & JULIA LOBUR. Essentials of Computer Organization and Architecture. Pennsylvania State University. Jones and Bartlett Publishers • WILLIAM STALLINGS. Organización y Arquitectura de Computadores 5ta. Edición. Ed. Prentice Hall.
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Prog. de : Informática I – P. 95 Adec.
• WILLIAM H. PRESS, SAUL A. TEUKOLSKY, WILLIAM T. VETTERLING, BRIAN P. FLANNERY. Numerical recipes in C. Cambridge University Press. • BIL LEWIS, DANIEL J. BERG . PThreads Primer. A Guide for Multithreaded Programming.
Prentice Hall.
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