Las Computadoras

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la computadora

Una computadora, conocida en algunos países como ordenador y en otros países como computador, es un sistema digital con tecnología microelectrónica capaz de procesar datos a partir de un grupo de instrucciones denominado programa. La estructura básica de una computadora incluye microprocesador (CPU), memoria y dispositivos de entrada/salida (E/S), junto a los buses que permiten la comunicación entre ellos. En resumen la computadora es una dualidad entre hardware (parte física) y software (parte lógica), que interactúan entre sí para una determinada función.

La característica principal que la distingue de otros dispositivos similares, como una calculadora no programable, es que puede realizar tareas muy diversas cargando distintos programas en la memoria para que los ejecute el procesador.

Sistema operativo

Un computador, normalmente, utiliza un programa informático especial, denominado sistema operativo (SO), que ha sido diseñado, construido y probado para gestionar los recursos del computador: la memoria, los dispositivos de E/S, los dispositivos de almacenamiento (discos duros, unidades de DVD y CD), entre otros.

Evolución del término computadora

Una computadora es cualquier dispositivo usado para procesar información de acuerdo con un procedimiento bien definido. En un principio, la palabra era usada para describir a las personas que hacían cálculos aritméticos, con o sin ayuda mecánica, pero luego se trasladó a las propias máquinas. Dentro de la definición que acabamos de dar, entraría el uso de dispositivos mecánicos como la regla de cálculo, toda la gama de calculadoras mecánicas desde el ábaco hacia adelante, además de todas las computadoras electrónicas contemporáneas.

Sin embargo, la definición anterior incluye muchos dispositivos de usos específicos que sólo pueden realizar una función o un número determinado de funciones. Si pensamos en las computadoras modernas, la característica más importante que los distingue de los aparatos anteriores es que tienen una programación adecuada. Con cualquier computadora se puede emular el funcionamiento de otra (únicamente limitado por la capacidad de almacenamiento de datos y las diferentes velocidades) y, de hecho, se cree que con las actuales se puede emular a cualquier computadora que se invente en el futuro (aunque sean mucho más lentos). Por lo tanto, en cierto sentido, esta capacidad crítica es una prueba muy útil, para identificar las computadoras de uso general de los aparatos destinados a usos específicos (como las macrocomputadoras).

Esta característica de poderse emplear para un uso general se puede formalizar en una regla según la cual con una máquina de estas características se debe poder emular el funcionamiento de una máquina de Turing universal. Las máquinas que cumplan con esta definición son homologables a la máquina de Turing.

Originariamente, el procesamiento de la información estaba relacionado de manera casi exclusiva con problemas aritméticos.

Macintosh Classic (1990)

Uso actual del término

Sin embargo, en los últimos veinte años aproximadamente muchos aparatos domésticos, sobre todo las consolas para videojuegos, a las que hay que añadir los teléfonos móviles, los vídeos, los asistentes personales digitales (PDA) y un sinfín de aparatos caseros, industriales, para coches y electrónicos, tienen circuitos homologables a la máquina de Turing (con la limitación de que la programación de estos aparatos está instalada en un chip de memoria ROM que hay que remplazar cada vez que queremos cambiar la programación).

Esta especie de computadoras que se encuentran dentro de otras computadoras de uso general son conocidos como microcontroladores o computadores integrados. Por lo tanto, muchas personas han restringido la definición de computadora a aquellas máquinas cuyo propósito principal sea el procesamiento de información y que puedan adaptarse a una gran variedad de tareas, sin ninguna modificación física, excluyendo a aquellos dispositivos que forman parte de un sistema más grande como los teléfonos, microondas o aviones.

Tipos de computadoras

Una Apple IIc Pascal.

Tradicionalmente existen tres tipos de computadoras que cumplen con estos requisitos: las computadoras centrales, las minicomputadoras y las computadoras personales. Las minicomputadoras, como tales, ya no existen, habiendo sido reemplazadas por computadoras personales con programas especiales capaces de manejar y distribuir recursos entre múltiples usuarios, como por ejemplo programas para servicio de correo; las mismas computadoras centrales tienen características propias de la computadora personal, como el estar basadas en microprocesadores.

Para finalizar, hay que decir que mucha gente que no está familiarizada con otras formas de computadoras, usa el término para referirse exclusivamente a las computadoras personales.

Dentro de las computadoras personales, se suele distinguir entre la computadora de sobremesa, (desktop computer, en inglés), la computadora portátil (notebook o laptop) y la computadora portátil de sobremesa,en México semiportatil, (desk+note o desknote en inglés), híbrido de las dos anteriores.

Cómo funcionan las computadoras

Vista expandida de una computadora

1: Monitor

2: Placa base

3: Procesador

4: Puertos ATA

5: Memoria principal (RAM)

6: Placas de expansión

7: Fuente eléctrica

8: Unidad de almacenamiento óptico

9: Disco duro

10: Teclado

11: Mouse

Aunque las tecnologías empleadas en las computadoras digitales han cambiado mucho desde que aparecieron los primeros computadores en los años 40, la mayoría todavía utilizan la arquitectura von Neumann, propuesta a principios de los años 1940 por John von Neumann.

La arquitectura von Neumann describe un computador con 4 secciones principales: la unidad lógica y aritmética (ALU), la unidad de control, la memoria, y los dispositivos de entrada y salida (E/S). Estas partes están interconectadas por un conjunto de cables denominados buses.

En este sistema, la memoria es una secuencia de celdas de almacenamiento numeradas, donde cada una es un bit o unidad de información. La instrucción es la información necesaria para realizar, lo que se desea, con la computadora. Las «celdas» contienen datos que se necesitan para llevar a cabo las instrucciones, con la computadora. En general, la memoria puede ser rescrita varios millones de veces; se parece más a una libreta que a una lápida.

El tamaño de cada celda y el número de celdas varía mucho de computadora a computadora, y las tecnologías empleadas para la memoria han cambiado bastante; van desde los relés electromecánicos, tubos llenos de mercurio en los que se formaban los pulsos acústicos, matrices de imanes permanentes, transistores individuales a circuitos integrados con millones de celdas en un solo chip.

Con los circuitos electrónicos se simula las operaciones lógicas y aritméticas, se pueden diseñar circuitos para que realicen cualquier forma de operación.

La unidad lógica y aritmética, o ALU, es el dispositivo diseñado y construido para llevar a cabo las operaciones elementales como las operaciones aritméticas (suma, resta), operaciones lógicas (Y, O, NO), y operaciones de comparación. En esta unidad es en donde se hace todo el trabajo computacional.

La unidad de control sigue la dirección de las posiciones en memoria que contienen la instrucción que la computadora va a realizar en ese momento; recupera la información poniéndola en la ALU para la operación que debe desarrollar. Transfiere luego el resultado a ubicaciones apropiadas en la memoria. Una vez que ocurre lo anterior, la unidad de control va a la siguiente instrucción (normalmente situada en la siguiente posición, a menos que la instrucción sea una instrucción de salto, informando a la computadora de que la próxima instrucción estará ubicada en otra posición de la memoria).

Los dispositivos E/S sirven a la computadora para, obtener información del mundo exterior y devolver los resultados de dicha información. Hay una gama muy extensa de dispositivos E/S como los teclados, monitores y unidades de disco flexible o las cámaras web.

Las instrucciones que acabamos de discutir, no son las ricas instrucciones del ser humano. Una computadora sólo se diseña con un número limitado de instrucciones bien definidas. Los tipos de instrucciones típicas realizadas por la mayoría de las computadoras son como estos ejemplos: "...copia los contenidos de la posición de memoria 123, y coloca la copia en la posición 456, añade los contenidos de la posición 666 a la 042, y coloca el resultado en la posición 013, y, si los contenidos de la posición 999 son 0, tu próxima instrucción está en la posición 345...".

Las instrucciones dentro de la computadora se representan mediante números. Por ejemplo, el código para copiar puede ser 001. El conjunto de instrucciones que puede realizar una computadora se conoce como lenguaje de máquina o código máquina. En la práctica, no se escriben las instrucciones para las computadoras directamente en lenguaje de máquina, sino que se usa un lenguaje de programación de alto nivel que se

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