Computadora

Definición de Computadora.

Una computadora es un dispositivo electrónico digital que acepta datos, los procesa y produce resultados a partir de ese procesamiento, capaz de realizar cálculos millones de veces, y en el caso de las supercomputadoras, cientos de millones de veces, más rápido que un humano.

En un sentido muchísimo más simple, es una máquina capaz de realizar cálculos o computar.

Componentes

Hardware

Una computadora, incluye como elementos básicos del hardware:

Elemento Descripción

Unidad del Sistema Es la cubierta de todas las tarjetas y circuitos que hacen funcionar a la computadora.

Teclado A través de este se introducen la mayoría de las entradas.

Mouse Dispositivo de señalamiento que nos permite seleccionar iconos en el escritorio, así como acceder de manera sencilla a algunas funciones de los programas o el sistema.

Unidad de Disco Duro Dispositivo de almacenamiento principal, montado en la unidad del sistema. Almacena millones de datos de caracteres.

Unidades de CD y DVD Dispositivo de almacenamiento que emplea tecnología láser para procesar en una computadora, los datos de un CD de Audio, un CD de computadora, un DVD de computadora o un DVD de video.

Sistema de Sonido La tarjeta de sonido, envía señales eléctricas a las bocinas (incorporadas al equipo, o externas al mismo) para que produzcan sonidos del sistema, tales como voz digitalizada, música digital, efectos de sonido, etc.

Sistema de pantalla La tarjeta de video convierte datos digitales básicos en gráficos que pueden ser exhibidos en un dispositivo de pantalla.

Redes y acceso a internet Los circuitos para conexiones alámbricas e inalámbricas a una red son útiles, ya que permiten habilitar una red doméstica o conectarse a redes públicas en diversos sitios.

Impresora Dispositivo de salida que traslada en papel los textos o gráficos generados por computadora.

Otros Dispositivos de almacenamiento Las computadoras cuentan con unidades que permiten conectar dispositivos de almacenamiento, por ejemplo, las unidades de disco flexible (ya en vías de desaparición) o los puertos USB, que permiten conectar unidades flash USB

Tabla 2.1

Modelo de Von Neumann

En 1945, J. Von Neumann ideo el modelo en el cual se basan casi todos los computadores actuales y está compuesto por tres unidades funcionales conectadas por buses.

a) Memoria Principal

b) Unidad central de procesamiento

c) Unidad de entrada/salida

BUS

Periféricos

Periféricos

Lo que se muestra en el esquema anterior constituyen las partes básicas del modelo Neumann.

Memoria Principal: Es el almacén de información, que está compuesto por celdas del mismo tamaño, es decir, todas tienen la misma cantidad de bits. Cada celda tiene una dirección, lo que la permite identificar sin ambigüedades. La memoria principal está, por lo general, basada en la tecnología RAM (Random Access Memory ) y la medida se expresa en múltiplos de bytes.

Bytes: 8 bits

KB o kilobytes: 1.024 bits o 210 bytes

MB o megabytes: 1.024 KB o 220 bytes

GB o gigabyte: 1.024 MB 0 230 bytes

TB o terabyte: 1.024 GB 0 240 bytes

PB o petabyte: 1.024 TB o 2050 bytes

En ella se almacenan:

Los datos enviados para procesarse desde los dispositivos de entrada

Los programas que realizarán los procesos

Los resultados obtenidos para enviarse a un dispositivo de salida

Entonces, las posiciones numeradas de la memoria se denominan bytes, a cada byte se le asocia un número denominado dirección. Un número o letra se representan por un grupo de bytes de una posición determinada. La dirección del primer byte se utiliza como la dirección más grande de esta posición de la memoria.

Dentro de la unidad del sistema se encuentra la Unidad Central de Proceso, compuesta por la Unidad Aritmético-Lógica y por la unidad de control. La ALU se encarga de realizar operaciones aritméticas y operaciones lógicas. Esta unidad tiene asociados los registros de usuario, donde se almacenan las operaciones y los resultados, con la intención de acelerar el proceso, pero debido a que el número de registros es limitado (entre 8 y 128), hay que enviar y recuperar continuamente datos de la memoria principal.

Un componente importante de la ALU es el contador de programa (program counter), que tiene almacenada la dirección de la instrucción que se está ejecutando en el momento. La unidad de control se encarga de determinar el contador de programa para que pueda leer la siguiente instrucción, que ocupa el siguiente lugar en la memoria principal. En la unidad central de procesamiento también se encuentran asociados los registros de estado y registros de instrucción, el registro de estado mantiene la información que afecta el funcionamiento de la unidad de control, el registro de instrucción sirve para almacenar la instrucción que se está ejecutando en ese momento y acaba de ser leída en la memoria principal. Una Unidad de Control es un circuito secuencial que da vida al computador, y se encarga de realizar las diferentes operaciones que se tienen dentro de la CPU. Genera secuencias de señales de control que envía a las otras unidades para que hagan los pasos necesarios en la ejecución de cada instrucción.

Microprocesadores

Un microprocesador es un circuito integrado diseñado para procesar instrucciones. Es el componente más importante, y por lo general, más costoso de una computadora. El microprocesador es el chip más grande de la tarjeta madre. En la actualidad casi todos los microprocesadores se alojan en un paquete de chips PGA (Matriz de Cuadrícula de Clavijas). Con el paso del tiempo, los diseñadores fueron desarrollando diversos conjuntos de instrucciones , incorporando instrucciones cada vez más complejas, un microprocesador con capacidad para procesar conjuntos de instrucciones complejas emplea la tecnología CISC. Un microprocesador con un conjunto limitado de instrucciones sencillas emplea una tecnología RISC.

Memoria RAM

La memoria de acceso aleatorio (RAM) se compone físicamente de una tarjeta de circuitos pequeños conectados a la tarjeta madre dentro de la unidad del sistema.

Esta memoria almacena la información a procesarse, así como las salidas o resultados de manera temporal. Toda la información disponible en la RAM se pierde una vez que se apaga la computadora. Debido a que es la memoria en la se cargan los programas, se envían los datos a procesar y se almacenan los resultados, es llamada la memoria de trabajo, y también, memoria accesible al programador.

Existen dos tipos de memoria RAM, la estática (SRAM) y la dinámica (DRAM).

En el interior de cada RAM dinámica hay un bit de información, compuesto por un transistor y un capacitor, estos son bastantes pequeños, y por lo tanto, hay millones en cada chip. El capacitor es un cubo capaz de almacenar electrones, para mostrar un 1, este debe ser llenado de electrones, y vaciado, para mostrar un cero. El problema con el capacitor es que se puede vaciar en cuestión de milisegundos, el controlador de memoria tiene que recargar todos los capacitores que contienes unos, antes de que estos se vacíen. Para esto, el controlador lee la memoria y la vuelve a escribir, esta operación de refresco se repite miles de veces por segundo. Esta operación de refresco, que da su nombre a la memoria, hace que la misma se consuma y se ralentice.

La RAM estática es un circuito eléctrico capaz de mantener un bit de memoria, puede llevar de cuatro a seis transistores con algo de cableado. Esta memoria no debe ser refrescada jamás. Por ello, la SRAM es mucho más rápida, aunque como cada celda de SRAM ocupa más espacio, haciendo que se consiga menos RAM por chip, y que se eleve su precio.

Memoria ROM

Memoria que almacena información, sobre la cual no se puede escribir, es decir, viene “pregrabada” por el fabricante. Los programas almacenados en ROM, no se pierden al apagarse la computadora y cuando esta se prende se leen los programas almacenados en ella, suelen ser los programas básicos para arrancar la computadora. La memoria ROM se clasifica en:

PROM (Programmable Read Only Memory): Memoria digital, donde los bits dependen de un fusible, el cual puede ser quemado una solo vez, es decir, pueden ser programadas una sola vez.

EPROM (Erasable Programmable Read Only Memory): Puede programarse a través de un dispositivo electrónico, cuyos voltajes superan a los usados en circuitos electrónicos. A partir de esto, las celdas empiezan a leerse como 1, previamente como 0. Una vez que la EPROM es programada se vuelve no volátil, ósea que los datos almacenados permanecen ahí de forma indefinida. Puede ser borrada y reprogramada con niveles de alto voltaje.

EEPROM: Presenta la posibilidad de reescribir y borrar bytes individualmente, y son más rápidas y fáciles de reprogramar que las anteriores, aunque mantienen aún costos elevados.

Dispositivos de almacenamiento

Se puede decir que un dispositivo de almacenamiento es un dispositivo con conexión directa a la RAM, los datos se copian del dispositivo de almacenamiento a la RAM, donde esperan para ser procesados, los resultados de ese procesamiento son enviados a la RAM, para ser copiados en un medio de almacenamiento donde sean más permanentes.

Los dispositivos de almacenamiento pueden ser de acceso aleatorio o de acceso secuencial. Los dispositivos de acceso aleatorio o directo, pueden saltar directamente a los datos solicitados, mientras que

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