Parte 2.
2.1.
Estructuras funcionales de las computadoras.
El funcionamiento de una computadora
se basa en la captura de datos que
se van a procesar por medio de alguna unidad de entrada; en su almacenamiento en la unidad central de
procesamiento; en la ejecución de un
programa que transforma los datos de entrada en resultados, y en la comunicación de esos resultados (información) al
exterior, por medio de una unidad de salida. Tanto la captura de los datos como
la salida de la información se ejecutan a partir de una unidad de
almacenamiento.
Unidades
periféricas
El tratamiento de los datos corre
por cuenta de la unidad central de procesamiento (CPU). Para ello, los datos y
los programas deben introducirse en ella, a la vez que los resultados del
proceso deben transferirse para su presentación al exterior o su almacenamiento
ulterior. Las unidades encargadas de estas operaciones se denominan
periféricos.
Las unidades periféricas se
clasifican en:
§ Unidades
de entrada (permiten el ingreso de datos y programas en la CPU para su
tratamiento). Teclado, escáner, joystick, lápiz óptico, lector de código de
barras, etc.
§ Unidades
de salida (distribuyen los datos provenientes de la CPU al exterior por
medio de una representación visual o auditiva). Plotter, monitor, impresora.
§ Unidades
de entrada/salida. MODEM, plaqueta digitalizadora de audio.
§ Unidades
de almacenamiento (según la instrucción que ejecuten en un
momento determinado, pueden realizar una operación de entrada (recuperar un
archivo) o una de salida (grabar un archivo). Unidades de disco o drive (discos
flexible, rígido, CD, DVD, cintas magnéticas, etc.)
Unidad
Central de Procesamiento
Se
encarga de administrar el sistema. Consiste en
un conjunto de circuitos electrónicos integrados en una diminuta pastilla de
silicio, o chip:el microprocesador, que
se encuentra en la placa madre (motherboard).
Básicamente, la CPU está formada
por la unidad de control, la memoria central y la unidad aritmética-lógica.
La unidad de control regula la ejecución de las
instrucciones y el acceso del procesador a la memoria principal, sincroniza las
operaciones de las que se encarga el procesador, envía y recibe señales de
control desde los periféricos.
La memoria central almacena datos y el programa
activo que se necesitan para llevar a cabo un proceso. Está constituida por
celdas. Se distinguen dos tipos RAM (volátil) y
la ROM (permanente).
En
la unidad aritmético-lógica (ALU) se realizan los
cálculos aritméticos (sumas, restas, multiplicaciones, divisiones) y las
operaciones lógicas (comparaciones) definidas en los programas.
2.2. Unidades funcionales.
En arquitectura de computadoras, una
unidad funcional o unidad de ejecución es una parte de la CPU que realiza las
operaciones y cálculos llamados por los programas. Tiene a menudo su propia
unidad de control de secuencia (no confundir con la unidad de control principal
de la CPU), algunos registros, otras unidades internas como una sub-ALU o una
unidad de coma flotante, o algunos componentes menores más específicos.
Es
frecuente que las CPU modernas tengan múltiples unidades funcionales paralelas,
tanto en un diseño escalar como superescalar. El método más simple es utilizar
un bus, el bus principal, para gestionar la interfaz de memoria, y el resto
para realizar los cálculos. Adicionalmente, las unidades funcionales de las
CPU's modernas suelen ser segmentadas.
La
arquitectura interna de las computadoras es de suma importancia desde el punto
de vista electrónico y funcional. En una computadora se pueden distinguir tres
grandes elementos fundamentales:
·
La Unidad Central de Proceso (CPU), que
dirige el funcionamiento del resto del sistema.
·
La memoria central o principal, que es
la encargada del almacenamiento de los datos que se manejan en el sistema.
·
El bus del sistema, encargado de
conducir los flujos de datos que se mueven en el sistema entre la CPU, memoria,
periféricos, etc.
·
La Unidad Central de Proceso (CPU): La
unidad central de proceso, procesador central o CPU (Central Process Unit)
constituye el componente más importante de cualquier placa base, la CPU
gestiona cada paso en el proceso de los datos, actúa como el conductor de
supervisión de los componentes de hardware del sistema, y está unida directa o
indirectamente con todos los demás componentes de la placa principal (placa
base o placa madre).
·
La memoria central: La memoria central,
principal o interna es la unidad donde están almacenadas las instrucciones y
los datos necesarios para poder realizar un determinado proceso, está
constituida por multitud de celdas o posiciones de memoria, numeradas de forma
consecutiva, capaces de retener, mientras la computadora este conectada, la
información depositada en ella.
·
Bus del Sistema: El bus es el elemento
responsable de la correcta interacción entre los diferentes componentes de la
computadora y esta compuesto por conductos, asume todas las tareas relacionadas
con la comunicación que van dirigidas a la placa base, desde el envío de
paquetes de datos hasta la puesta a punto, pasando por la devolución de
información cuando el receptor esta ausente o se retrasa.
·
Máquina Von Neumann: John Von
Neumann, en 1945 presentó un ensayo
titulado “Primer Bosquejo de un reporte sobre la EDVAC” (First Draft of a
report to the EDVAC), en el que presentó todos los elementos básicos de una
computadora de programa almacenado: Una memoria conteniendo datos e
instrucciones, que permita que las direcciones de datos e instrucciones sean
leías y escritas en cualquier orden, una unidad de cálculo capaz de realizar
operaciones lógicas y aritméticas en los datos, una unidad de control que
pudiera interpretar una instrucción obtenida de la memoria y seleccionar cursos
alternativos de una acción basándose en los resultados de operaciones previas.
Estas características descritas fueron conocidas como “La máquina Von Neumann”,
y virtualmente todas las computadoras subsecuentes intentaron seguir este
modelo.
·
Periféricos de entrada o salida.
Un periférico de E/S es el que se utiliza
para ingresar (E) datos a la computadora, y luego de ser procesados por la
unidad central de procesamiento (CPU), genera la salida (S) de información.Su
función es leer o grabar, permanente o virtualmente, todo aquello que se haga
con la computadora, para que pueda ser utilizado por los usuarios u otros
sistemas.
Ejemplos:
ü Pantalla
táctil
ü Multitáctil
ü Casco
virtual
ü Impresora
multifunción
ü Dispositivos
o unidades de almacenamiento de datos.
Las unidades de memoria de
almacenamiento:
1 bit= 0/1
8bit= 1 byte
1024 bytes= 1
Kilobyte (Archivo de texto)
1024 Kilobyte= 1 Megabyte (MP3)
1024 Gigabyte= 1 Terabytes ( 800
películas)
1024 Megabytes= 1 Gigabytes ( película
en Divx)
1024 Terabytes = 1 Pentabyte (
Información de Google)
1024 Pentabyte= 1 Exabytes ( Internet de 300 y 100 Exabytes)
1024
Exabytes= 1 zettabyte
1024 Yottabyte= 1 Brontobyte
1024 Geopbytes=
1 Saganbyte.
Para las velocidades del rendimiento del microprocesador
es la unidad de medida Hertz. cuyas otras magnitudes están el Hertz ( Hz); Megahercio (Mhz); Gigahercio (Ghz);
Terahercio ( Thz)...
§ Dispositivo
de almacenamiento de datos: En ocasiones, se consideran periféricos de E/S a
los dispositivos de almacenamiento de datos, como por ejemplo, las
lectograbadoras de discos ópticos, ‘lectoras’ de tarjetas de memoria, discos
duros portátiles o externos, memorias USB o memorias flash, etcétera.
§ Dispositivos
de redes: También, los dispositivos de redes o de comunicación, suelen
considerarse periféricos de E/S porque su función es la interacción o
interconexión entre dos o más computadoras, o entre la computadora y otro
periférico externo. Ejemplos: módem, tarjeta de red, concentrador, conmutador
(dispositivo de red), enrutador, comunicación inalámbrica, bluetooth.
Referencias:
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