ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR

Definición de cada una de las partes del computador

 

Computador

 

Máquina electrónica de propósito general que permite el procesamiento de datos (internamente en forma binaria) cuando se introducen en su memoria un grupo de instrucciones (en forma binaria) denominadas programas.

Toda la información que procesa un computador está codificada en forma binaria. Entendiéndose por binario al sistema numérico binario que posee dos únicos dígitos el uno (1) y el cero (0) a los cuales también se les denomina BITs, en otras palabras un BIT puede ser un uno (1) o un cero (0).

 

Definición:

 

Toda la información ya sean instrucciones o datos a procesar son interpretados en forma binaria como BYTES. Siendo un byte una agrupación ordenada y consecutiva de 8 Bits. Es decir el mundo interno del computador es el mundo de los BYTES y de los Bits, todo se debe organizar internamente en forma de BYTES para que pueda ser manejado por el computador.

El computador realiza cualquier operación matemática en su sistema numérico nativo, el sistema binario o llamado también sistema de base 2, por lo tanto cualquier potencia numérica que haga referencia a un computador estará dada en potencias de 2, esta máquina electrónica solo conoce dos operaciones matemáticas la suma y la resta binaria, y basándose en estas puede realizar el más complejo calculo matemático, como puede ser un logaritmo natural, una función trigonométrica, entre otros.

Un byte representa un solo carácter (una letra, un número, un signo, etc.).

 

Componentes y Partes Internas de un Computador

 

La tarjeta madre:

 

Es el componente clave de la computadora. Contiene un microprocesador, la memoria y otros circuitos que son críticos para obtener una buena operación de la PC. En otros tipos de computadoras, la tarjeta madre ó "motherboard" contiene toda o la mayoría de los circuitos que conecta la computadora con el mundo exterior.

La tarjeta madre fue diseñada para que las sub-funciones de vídeo e interconexiones con el mundo exterior sean administradas por circuitos adicionales en tarjetas. De esta manera, se puede actualizar la PC cambiando las tarjetas.

 

 

Realizar investigación de los diferentes modelos de tarjetas madres

 

La fuente de alimentación (fuente poder):

 

 

La fuente de alimentación se cubre de un blindaje metálico para evitar interferencia de frecuencia con el sistema dei video y para protección del usuario que tenga necesidad por alguna razón de abrir su computadora. Se equipa de un ventilador que sirve como sistema de enfriamiento para todos los componentes dentro del gabinete.

La fuente de alimentación entrega dos voltajes básicos, 5 volts para la tarjeta madre y todos los demás circuitos, 12 volts para operar los motores de las unidades y 0 volts (tierra).

Generalmente los conectores de la fuente son estándar, la tarjeta madre recibe los conectores p8 y p9, cuyos hilos negros siempre se conectan juntos al centro del conector de la tarjeta madre.

 Memoria RAM

 

Memoria de Acceso aleatorio o (Random Access Memory) es un espacio de almacenamiento temporáneo utilizado por el microprocesador y otros componentes. A Diferencia de las Unidades de almacenamiento, ésta es volátil, Significa que su contenido se borra cada vez que se apaga o reiniciar la computadora; también es más rápida, es decir que el acceso a los datos que mantiene es muy veloz.

Los chips de memoria son los encargados de procesar datos e instrucciones a gran velocidad. Por otro lado, la cantidad de memoria RAM disponible influye directamente en el rendimiento de la PC (cuando más grande sea el escritorio, más papeles podrá poner sobre él).

Los tipos de memoria son:

 

SIMM: (Single In-line Memory Module

Módulos simples de memoria en línea) de 30/72 contactos . Los de 30 contactos pueden manejar 8 bits cada vez, por lo que en un 386 o 486, que tiene un bus de datos de 32 bits, necesitamos usarlos de 4 en 4 módulos iguales. Miden unos 8,5 cm (30 contactos) ó 10,5 cm (72 contactos) y las ranuras (bancos) donde van montadas suelen ser de color blanco. Los SIMM de 72 contactos (en su época, más modernos) manejan 32 bits, por lo que se usan de 1 en 1 en los 486; en los Pentium se haría de 2 en 2 módulos (iguales), porque el bus de datos de los Pentium es el doble de grande (64 bits).

 

DIMM: Módulos de memoria dual en línea (Dual In-line Memory Module)

 

 

de 168/184 contactos y unos 13 a -15 cm y en ranuras (bancos) generalmente de color negro, llevan dos palanquitas de color blanco por lo general en los extremos para facilitar su correcta colocación. Pueden manejar 64 bits de una vez, Existen de 5, 3.3, 2.5 voltios.

RIMM: (Rambus In-line Memory Module)

 

de 168 contactos, es el formato mas nuevo en el área de las memorias y es utilizado por los últimos Pentium 4, tiene un diseño totalmente nuevo, un bus de datos más estrecho, de sólo 16 bits (2 bytes) pero funciona a velocidades mucho mayores, de 266, 356 y 400 MHz. Además, es capaz de aprovechar cada señal doblemente, de forma que

en cada ciclo de reloj envía 4 bytes en lugar de 2

 

La memoria ROM

Memoria de sólo lectura o (Read Only Memmory), también es conocida como BIOS, y es un chip que viene agregado a la

tarjeta madre.

El Chip de Memoria ROM se encuentra insertado en la tarjeta madre, debido a que guarda el conjunto de instrucciones que permiten arrancar la computadora y posibilita la carga del sistema operativo. Por lo tanto es de vital importancia para el funcionamiento del sistema

 

 Realizar investigación de los diferentes tipos de BIOS según los fabricantes

 

El Procesador

El chip más importante de cualquier tarjeta madre es el procesador. Sin el la computadora no podría funcionar. A menudo este componente se determina CPU, que describe a la perfección su papel dentro del sistema. El procesador es realmente el elemento central del proceso de procesamiento de datos.

Realizar investigación de los diferentes tipos de Procesadores según el tipo de Tarjeta madre página Web sugerida:

 

Puentes (Jumpers)

 

Esparcidos en diferentes lugares de la tarjeta madre se encuentran los jumpers, que sirven para conectar las funciones que se pueden ordenar desde el panel del gabinete y para configurar entre diferentes opciones de operación de la computadora.

 

  
Ventiladores

 

Todo equipo de cómputo, cuenta con al menos un ventilador dentro del gabinete, que tiene como función la de extraer el aire caliente de su interior, el cuál es derivado del funcionamiento normal de los componentes eléctricos de la computadora (así como son: el procesador, el CD- ROM, la unidad de disquete, el Disco Duro, y en ocasiones cuando también incluyen tarjetas o accesorios especiales: Tarjeta de RED, DVD, Quemadores de CD, etc.)

 

Disco Duro

Todas las computadoras actuales disponen de una unidad de disco duro es la unidad de almacenamiento de información. Este es el que guarda la información cuando apagamos la computadora. Aquí se guarda la mayoría de los programas y el sistema operativo.

Este esta compuestos por varios platos, es decir, varios discos de material magnético montados sobre un eje central sobre el que se mueven. Para leer y escribir datos en estos platos se usan las cabezas de lectura / escritura
que mediante un proceso electromagnético codifican / decodifican la información que han de leer o escribir. La cabeza de lectura / escritura en un disco duro está muy cerca de la superficie, de forma que casi da vuelta sobre ella, sobre el colchón de aire formado por su propio movimiento. Debido a esto, están cerrados herméticamente, porque cualquier partícula de polvo puede dañarlos.

 
Realizar investigación de los diferentes tipos y capacidad de almacenamiento de los Discos Duros

 

Discos Flexibles (Floppy Drives)

Las unidades de disco anteriormente eran 5 ¹/4 ' o de 3.5' _d
"los que conocemos "esto es el diámetro de los discos. Los discos de 5 ¼ manejaban discos de 360 y 1.2 Mb. Se dice entonces que las unidades son de baja y alta densidad respectivamente. Similarmente las unidades 3.5' operan discos de 720 Kb. y 1.44Mb. Aplicándoles el mismo concepto de baja y alta densidad. Drivers más recientes de 3.5' tienen una capacidad para manejar discos de 2.8Mb. Se dice que la unidad es de extra alta densidad.

CD-ROM

 

La unidad de CDROM debe de considerarse obligatoria en cualquier computadora, que se ensamble o construya actualmente, esto es por ' j que la mayoría del software se distribuye en CD-ROM. Las unidades de CD-ROM se volvieron necesarias desde que prácticamente dejaron de lanzar programas en disquetes. Las unidades de disco compacto de solo lectura (CD-ROM) se evalúan por su velocidad de lectura y todas tienen una capacidad máxima de almacenamiento de 700 Mb. Existen algunas de estas unidades que leen CD-ROM y graban sobre los discos compactos de una sola grabada (CD-R) y los (CD-RW) Estas unidades se llaman "quemadores" ya que su funcionamiento es con un láser que quema la superficie del disco para guardar la información. También existe un nuevo formato de almacenamiento en disco óptico que se llama DVD-ROM. Este disco requiere una unidad diferente y tiene una capacidad de 4.7 GB. Incluso se puede ver películas con calidad digital con estas unidades. Existen unidades de DVD que escriben sobre los CD-R / CD-RW y la mayoría de ellas leen los CD-ROM.

Realizar investigación de las velocidades de lectura, escritura y grabado de las unidades de CD-Rom, CD-RW y DVD

 

Componentes y Partes Externas de un Computador

 

Dispositivos de entrada

 

El teclado: Es un dispositivo periférico de entrada, que convierte la acción mecánica de pulsar una serie de pulsos eléctricos codificados que permiten identificarla. Las teclas que lo constituyen sirven para entrar caracteres alfanuméricos y comandos a una computadora.

En un teclado se puede distinguir cuatro subconjuntos de teclas:

• Teclado alfanumérico: con las teclas dispuestas como en una maquina de escribir.
• Teclado numérico: (ubicado a la derecha del anterior) con teclas dispuestas como en una calculadora.
• Teclado de funciones: (desde F1 hasta F12) son teclas cuya función depende del programa en ejecución.
• Teclado de cursor: para ir con el cursor de un lugar a otro en un texto. El cursor se mueve según el sentido de las flechas de las teclas, ir al comienzo de un párrafo ("Inicio"), avanzar / retroceder una pagina ("Av Pág / Re Pág "), eliminar caracteres ("Supr"), etc. Cada tecla tiene su contacto, que se encuentra debajo de ella al oprimirla se "Cierra" y al soltarla se " Abre ", de esta manera constituye una llave "si - no".
• El ratón o mouse: El ratón o Mouse informático es un dispositivo señalador o de entrada, recibe esta denominación por su apariencia. Para poder indicar la trayectoria que recorrió, a medida que se desplaza, el ratón debe enviar a la computadora señales eléctricas binarias que permitan reconstruir su trayectoria.
  
   
  Existen dos tecnologías principales en fabricación de ratones: Ratones mecánicos y Ratones ópticos.
  
  
   
• Ratones mecánicos: Estos constan de una bola situada en su parte inferior. La bola, al moverse el ratón, roza unos contactos en forma de rueda que indican el movimiento del cursor en la pantalla del sistema informático.
• Ratones ópticos: Estos tienen un pequeño haz de luz láser en lugar de la bola rodante de los mecánicos. Un censor óptico situado dentro del cuerpo del ratón detecta el movimiento del reflejo al mover el ratón sobre el espejo e indica la posición del cursor en la pantalla de la computadora.
  
   
  
  El Digitalizador de Imágenes o Escáner: Son periféricos diseñados para registrar caracteres escritos, o gráficos en forma de fotografías o dibujos, impresos en una hoja de papel facilitando su introducción la computadora convirtiéndolos en información binaria comprensible para ésta.
  
  El funcionamiento de un escáner es similar al de una fotocopiadora. Se coloca una hoja de papel que contiene una imagen sobre una superficie de cristal transparente, bajo el cristal existe una lente especial que realiza un barrido de la imagen existente en el papel; al realizar el barrido, la información existente en la hoja de papel es convertida en una sucesión de información en forma de unos y ceros que se introducen en la computadora.
  
   
  
   
  
   
  Dispositivos de Salida    
  
   
  
  Las Impresoras: Esta es la que permite obtener en un soporte de papel una copia visualizadle, perdurable y transportable de la información procesada por una computadora.
  Las primeras impresoras nacieron muchos años antes, es el método más usual para presentar los resultados de los cálculos.
  Tipo de impresoras:
• Impacto por matriz de aguja o punto
• Chorro o inyección de tinta
• Láser
  
   
  
  El monitor: Evidentemente, es la pantalla en la que se ve la información suministrada por la computadora. En el caso más habitual se trata de un aparato basado en un tubo de rayos catódicos (CRT) como el de los televisores, mientras que en los portátiles es una pantalla plana de cristal líquido (LCD). La resolución se define como el número de puntos que puede representar el monitor por pantalla, en (horizontal x vertical). Así, un monitor cuya resolución máxima sea de 1024x768 puntos puede representar hasta 768 líneas horizontales de 1024 puntos cada una, probablemente además de otras resoluciones inferiores, como 640x480 u 800x600. A mayor resolución de un monitor, mejor será la calidad de la imagen en pantalla, y mayor será la calidad (y por consiguiente el precio) del monitor.
  
   
  
   
  
   
  
  Funcionamiento
  Microprocesador
  
   
  CPU
  
   
  
  La unidad central de procesos, es el denominado cerebro del computador. Es es encargado de procesar la información convertida en forma binaria (unos y ceros), su entorno directo es denominado memoria electrónica que es un gran "casillero ordenado", cada casilla puede almacenar únicamente un byte (que puede ser un dato, parte de un dato a procesar o una parte de una instrucción lógica) y cada una de estas casillas se identifica con un número denominado técnicamente dirección de memoria, cuando la CPU quiere ubicar una de estas casillas genera internamente el número o dirección de memoria y lo transmite a través del bus de direcciones (en forma binaria) al llegar el número de dicha dirección a memoria posiciona al microprocesador en la dirección especificada donde este puede realizar dos operaciones básicas: leer o escribir, cuando este escribe lo que realiza es cambiar el contenido de la casilla. Si se esta procesando datos en la memoria ROM, sólo se podrá leer, pero si se procesa en la memoria RAM, el procesador podrá leer y escribir.
  El bus de direcciones es netamente unidireccional, quiere decir que los contenidos numéricos de las direcciones de memoria que circulan por el, viajan solamente en un sentido de la CPU a la memoria y no en sentido contrario. La información binaria a procesar o procesada circulan a través del bus de datos, este es bidireccional, la CPU lo utiliza indistintamente para leer datos de la memoria, para escribir en ella, etc. Es bidireccional porque tanto recibe como envía datos a la memoria.
  En síntesis con el bus de direcciones se ubica en una determinada dirección de memoria y con el bus de datos lee o escribe su contenido, recuerde que el contenido de una dirección de memoria es un byte lo cual lo constituye coma la mínima unidad de almacenamiento.
  
   
  Tipos de Microprocesadores
  
   
  
  Procesadores CISC: Se refiere a las computadoras con un conjunto de instrucciones complejo, en ingles (complex instruction set computer). Esta arquitectura de procesadores esta basado en la microprogramación que es una característica importante y esencial de casi todas las arquitecturas CISC. Como por ejemplo: Intel 8086, 8088, 80286, 80386, 80486 y Motorola 68000, 68010, 68020, 68030, 6840. La microprogramación significa que cada instrucción de máquina es interpretada por un microprograma localizado en una memoria en el circuito integrado del procesador. Las instrucciones compuestas son decodificadas internamente y ejecutadas con una serie de microinstrucciones almacenadas en una ROM interna. Para esto se requieren de varios ciclos de reloj (al menos uno por microinstrucción).
  
   
  
  Procesadores RISC: Los procesadores RISC se refieren a las computadoras con un conjunto de instrucciones reducido, del ingles (reduced instruction set computer). La relativa sencillez de la arquitectura de los procesadores RISC conduce a ciclos de diseño más cortos cuando se desarrollan nuevas versiones, lo que posibilita siempre la aplicación de las más recientes tecnologías de semiconductores. Por ello, los procesadores RISC no solo tienden a ofrecer una capacidad de procesamiento del sistema de 2 a 4 veces mayor, sino que los saltos de capacidad que se producen de generación en generación son mucho mayores que en los CISC.
  En conclusión, para tomar la decisión de escoger procesadores CISC o RISC a favor o en contra de determinada arquitectura se debe determinar claramente la función de la aplicación concreta que se quiere realizar. Esto vale tanto para la decisión por una determinada arquitectura CISC o RISC, como para determinar si RISC puede emplearse en forma rentable para una aplicación concreta.
  Ampliar los conocimientos acerca de los tipos de procesadores.