| Computadoras | |||||||||||||||||||||
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Arquitectura
de las
Computadoras La
arquitectura de una computadora es la forma y diseño que tiene dicha
computadora y se puede clasificar en la energía que usa la computadora y
la forma de representar, procesar y mover los datos físicamente. Casi
todos los componentes internos de las computadoras reciben el nombre de “chips”,
“microchips” o “microprocesadores”. Estos son piezas delgadas
de cristal que contiene miles de elementos microscópicos de circuito,
tales como los conductores, transistores, capacitores y resistores. Cada
chip puede contener más de 100,000 de estos elementos. Todos
los chips de una computadora van conectados por medio de clavijas o pines
a una tarjeta de circuito llamada “tarjeta madre”. Esta a su vez se
conecta con dispositivos periféricos. Representación
Digital de los Datos Las
computadoras trabajan con datos digitalmente. Esto quiere decir que se
trabaja con números o dígitos distintos, como 0 y 1, que son la base del
sistema de numeración binario. Las
computadoras usan este sistema de numeración para denotar los datos en
forma de bits. Cada 1 ó 0 se le llama bit. Una serie de 8 bits es un
byte. La
computadora puede representar los datos en forma numérica o en forma de
caracteres alfanuméricos. Cuando
están en forma numérica, se refiere a los datos que son cifras y serán
usados en operaciones aritméticas. Y si están en forma de caracteres,
quiere decir que son letras, números o símbolos que no se usarán en
dichas operaciones. Por lo general, las datos alfanuméricos o de
caracteres se representan mediante el código
ASCII (American Standard Code for Information Interchange). El
Bus Los
datos van de una parte de la computadora a otra por medio de un trayecto o
circuito llamado “bus”.
Funciona de la misma forma que un autobús: Recoge pasajeros (datos) los
lleva de un lugar a otro y los deja. Después recoge otros pasajeros y así
sucesivamente. bus
se divide en dos tipos de líneas: 1.
Las líneas de datos 2.
Las líneas de direccionamiento Las
líneas de datos son las que llevan los datos de un lugar a otro y las líneas
de direccionamiento llevan la ubicación de los datos para que la
computadora sepa donde están. El
bus tiene su velocidad, y se mide en Mhz. Hay varios tipos de bus, y se
listan a continuación junto con sus velocidades correspondientes:
Memoria La
memoria sirve para guardar datos cuando no son trasladados de un lugar a
otro. Hay cuatro tipos de memoria en las computadoras: 1.
De acceso aleatorio 2.
Virtual 3.
De sólo lectura 4.
CMOS
Este
tipo de memoria sirve para guardar datos temporalmente y sólo guarda los
datos mientras la computadora esté encendida, una vez que se apaga
desaparecen los datos almacenados en RAM. En
los chips de RAM hay pequeños capacitores que al estar encendidos
representan un 1 y al estar apagados un 0. Por lo que es lógico pensar
que los capacitores están en grupos de ocho. El
RAM se mide actualmente en Mb, por lo que los datos se guarda por millones. La
arquitectura física de la RAM es denominada como SIMM (Single In-Line Memory Module) y es una pequeña tarjeta de
circuito que tiene conectados de tres a nueve DIPs. Un DIP es un módulo
que almacena 256 kilobits.
La
memoria virtual es usada por la computadora para guardar datos simulando
la memoria RAM en el almacenamiento del disco. Esta es una gran ayuda, ya
que una máquina con poca memoria RAM puede ejecutar programas grandes
gracias a la memoria virtual. El
problema de la memoria virtual es que es más lenta que la RAM, y las
computadoras que la usan tardan mucho en recuperar datos guardados en
memoria virtual ya que el disco es un dispositivo mecánico.
Esta
se encuentra en los chips de ROM y son instrucciones permanentes que usa
la computadora para preparar tareas de procesamiento. En ella están las
instrucciones que le dicen a la computadora cómo llegar a las unidades de
disco y buscar el sistema operativo. Al encender la computadora, ésta
sigue las instrucciones del ROM para inicializarse.
Esta
permite que lagunas instrucciones de inicialización no sean permanentes
al emplear corriente de una batería para guardar información del sistema
vital, como las especificaciones del disco duro. Al
cambiar la configuración del sistema, se debe actualizar la información
en el CMOS, por ejemplo: al cambiar un disco duro.
Este
se encarga de procesar los datos, lleva a cabo operaciones aritméticas y
lógicas, clasifica listas, etc.
Hay varios tipos de familias de microprocesadores: 1. 300
celeron - 400 Pentium II - 550 Pentium III de Intel 2.
68000
de Motorola 3.
Power
PC
de Apple 4. AMD 3d La
computadora tiene un reloj integrado llamado reloj de sistema. Este emite pulsos que sincronizan todas las
operaciones del CPU. Este tipo de reloj trabaja de forma diferente a la de
un reloj que da la hora. Su velocidad se mide en Mhz, que son millones de
ciclos por segundo, y por consiguiente millones de instrucciones que
realiza la computadora por segundo. Un
CPU puede manipular un número de bits al mismo tiempo. A esto se le llama
tamaño de palabra del CPU. Las computadoras más rápidas manipulan 32 o
64 bits. El
microprocesador se puede valer de un tipo de memoria especial llamada caché para recurrir a datos más rápido que en la RAM. El caché
es una memoria especial de alta velocidad que asegura que los datos estén
disponibles cuando los pida el microprocesador. Cuando hay más caché,
hay mayor velocidad de procesamiento. Hay
dos tipos de tecnologías para llevar a cabo las instrucciones que da el
microprocesador. La tecnología CISC,
que usa instrucciones grandes y complejas y la RISC, que usa instrucciones reducidas que por teoría ahorran tiempo
de procesamiento. Pero se cree que lo ideal es una combinación de las dos
tecnologías. Cuando
varios CPUs trabajan juntos en una computadora se le llama procesamiento
en paralelo. El CPU tiene dos partes principales: la unidad lógica y aritmética
y la unidad de control. Dada una realiza tareas específicas de
procesamiento de datos. La
Unidad Lógica y Aritmética
o ALU Este
es un conjunto de circuitos que se encarga de realizar operaciones lógicas
como comparar números, o realiza operaciones aritméticas como sumar o
restar. Para conservar los datos que usa, la ALU usa registros y guarda
los resultados en el acumulador. La
Unidad de Control En ella se coordina todo el procesamiento. Se encarga de recuperar
las instrucciones en secuencia de la RAM, después interpreta las
instrucciones para determinar qué hacer. Le manda los datos a la ALU y le
dice qué hacer con ellos. También le dice al bus que datos traer de la
RAM. El
Proceso de Inicialización Primero,
al encender la computadora, la energía pasa al ventilador interno y a la
tarjeta madre. Después el microprocesador ejecuta la serie de
instrucciones que se encuentran al el ROM. Posteriormente la computadora
realiza pruebas de autodiagnóstico de la RAM, el teclado, tarjetas de
expansión y unidades de disco para ver que funcionen correctamente. El SO
se copia a la memoria RAM. El CPU lee los datos de configuración del CMOS
y ejecuta las rutinas de configuración personalizada. Ranuras
y Tarjetas de Expansión Las
computadoras vienen hechas de tal forma que se les pueda aumentar las
funciones que realizan mediante la instalación de hardware adicional.
Esto se puede gracias a las tarjetas
y ranuras de expansión. Las
ranuras de expansión son receptáculos en los que se insertan las
tarjetas de expansión. Las computadoras comunes tienen de 4 a 8 de estas
ranuras. Las
tarjetas de expansión son tarjetas con pequeños circuitos que conecta un
dispositivo a la computadora. Las tarjetas dan posibilidades de agregar
desde sonido hasta telecomunicaciones a una computadora. Puertos Hay
varios tipos de puertos, que son una especie de ranuras que van conectada
a la tarjeta madre y permiten la instalación y funcionamiento de
impresoras, módems, etc. Los puertos varían según sus funciones y son:
Este
puerto es un lugar por el cual pasan datos de la computadora al periférico
o viceversa. En sí son ranuras de expansión.
Este
tipo de puerto proporciona una conexión para transmitir datos en grupos
de ocho bits al mismo tiempo. Como los 8 bits se mandan simultáneamente,
la transmisión es relativamente rápida. Por lo general se usan para
conectar impresoras.
Este
sirve para conectar uno a más periféricos, a diferencia de los paralelos
que solo permiten conectar un dispositivo. En el puerto SCSI se pueden
conectar muchos periféricos en cadena. Se usan especialmente en las
Macintosh.
Este
tipo de puerto permite transmitir datos bit por bit. Sirven para los módems,
que necesitan la transmisión de datos en dos sentidos o el ratón, que
envía los datos en un solo sentido.
Sirve
para conectar la computadora con aparatos e instrumentos musicales.
Se
usan principalmente en las computadoras portátiles, y estas permiten la
expansión de las capacidades de la computadora. Pueden ser módems, o más
memoria RAM, o unidades de disco duro. Dependiendo de las tareas que se
quieran realizar se puede usar una u otra tarjeta PCMCIA. |