Arquitectura y funcionamiento del ordenador 1. Funcionamiento básico del ordenador Un ordenador es una máquina electrónica que sirve para procesar información digital. La información digital es aquella que puede expresarse en términos de 0 y de 1, es decir, en el sistema binario de numeración. El tratamiento automático de la información también llamado procesamiento de datos, se puede dividir en tres fases: 1. Fase de entrada: los datos son introducidos en el ordenador por el usuario. Generalmente, para esta fase, se utiliza el teclado del ordenador, aunque pueden utilizarse otros elementos de entrada. 2. Fase de proceso: una vez que los datos se han introducido del ordenador este comienza su tratamiento y realiza los cálculos y las operaciones necesarias para obtener los resultados. Estas operaciones y cálculos que se ejecutan están establecidas en los programas. Un programa es un conjunto de órdenes que indican al ordenador que acciones hay que realizar sobre los datos para obtener los resultados que desea el usuario. 3. Fase de salida: una vez procesados los datos hay que mostrar los resultados al usuario. Los datos pueden obtenerse en papel, por medio de una impresora, o simplemente ser mostrados en la pantalla del ordenador para que el usuario los pueda consultar.
En los sistemas informáticos existen dos componentes claramente diferenciables, la parte física o hardware y la parte lógica o software: Hardware: está formado por los elementos físicos con los que se construye el ordenador: la carcasa, los circuitos electrónicos interiores, el teclado, el monitor, la impresora y todos los elementos que se puedan conectar al ordenador. Software: es el conjunto de programas que nos permite controlar el funcionamiento del ordenador. Los programas nos permiten realizar todo tipo de tareas con el ordenador, escribir una carta, consultar una enciclopedia, realizar los planos de una casa, llevar la gestión de una empresa o simplemente jugar.
Ambas partes son imprescindibles para que el ordenador pueda funcionar. De nada sirve un ordenador sin el software para manejarlo y lo mismo que de nada sirve un buen programa sin un ordenador donde ejecutarlo.
2. El software Se clasifica en tres grandes grupos, dependiendo de los objetivos para los que haya sido creado: 1. Software de sistemas: está formado por los programas que se encargan de controlar, coordinar y gestionar todo el hardware del ordenador.
Estos
programas reciben
el
nombre
de
sistemas
operativos y actúan como intermediarios entre los componentes físicos del ordenador y el usuario. Los sistemas operativos se clasifican según el tipo de comportamiento que proporcionan al ordenador, por ejemplo, según el número de programas que el ordenador puede ejecutar a la vez. Si el ordenador solo pude trabajar con un programa cada vez se dice que es un sistema operativo mono tarea ,por el contrario si permite que varios programas se ejecuten se denomina multitarea. También se clasifican según el número de operarios que pueden trabajar con el ordenador .Si solo puede trabajar un usuario se llama monousuario ,si son varios multiusuario. 2. Software de programación: Reúne los programas que para crear nuevos programas. Los programas se crean utilizando un lenguaje de programación ,es conjunto de palabras clave o instrucciones y unas reglas sintácticas que indican cómo se realizan. 3. Software de aplicación: Es el conjunto de programas que los usuarios para trabajar con el ordenador. Estos programas son credos por lenguaje de programación y se ejecutan sobre un determinado software y se clasifican dos tipos:
programas verticales: son aquellos que resuelven problemas concretos y han sido diseñados para cumplir una misión específica.
programas horizontales: son aquellos programas que sirven para realizar tareas amplio ,general y puede ser utilizados por la mayoría de usuarios de un ordenador procesadores de textos. hojas de cálculo.
bases de datos. paquetes integrados. diseĂąo grĂĄfico.
- informaci贸n digital - en el interior del pc: - fuente de alimentaci贸n - placa base: - chipset - BIOS - CMOS - microprocesadores - memoria RAM - tarjeta gr谩fica y de sonido - disco duro - unidades 贸pticas
Información Digital El Sistema de Información Digital Accesible (de sus siglas en inglés D.A.I.S.Y.), es un formato multimedia desarrollado por el consorcio homónimo que mantiene y promueve un sistema de acceso a documentos impresos estándar para invidentes, personas con baja visión, disléxicas, u otros problemas. Consiste en la grabación de documentos por medio de lectores especializados en este tipo de producción, manejando la misma información que el documento original. Los libros hablados digitales en formato Daisy permiten acceder a la lectura de los textos de manera fluida, consultarlos, retomarlos, releerlos, colocar marcas, transportarlos, superando en algunos casos las ventajas de los libros convencionales
Código Ascii Código ASCII. El código ASCII (siglas en ingles para American Standard Code for Information Interchange, es decir Código Americano (estadounidense) Estándar para el intercambio de Información) es el modelo o patrón de caracteres a usarse durante el intercambio de información basado en el alfabeto latino tal como se usa en inglés moderno y en otras lenguas occidentales.
La memoria de un ordenador guarda toda la información en formato digital. No hay forma de almacenar caracteres directamente. Cada uno de los caracteres tiene un código digital equivalente. Esto se denomina código ASCII (American Standard Code for Information Interchange). El código ASCII básico representaba caracteres utilizando 7 bits (para 128 caracteres posibles, enumerados del 0 al 127). - Los códigos de 0 al 31 no se utilizan para caracteres. Éstos se denominan caracteres de control ya que se utilizan para acciones como Retorno de carro (CR) o Timbre (BEL) - Los códigos 65 al 90 representan las letras mayúsculas. Los códigos 97 al 122 representan las letras minúsculas (Si cambiamos el 6º bit, se pasa de mayúscula a minúscula; esto equivale a agregar 32 al código ASCII en base decimal).
Fuente de alimentación Se denominan fuentes de información, en informática y telecomunicación, a cualquier origen de información suceptible de ser representado mediante una señal analógica y/o digital. De forma general cualquier variación de una magnitud física puede ser representado mediante señales, como podría hacerse a través de la digitalización. El objetivo es poder procesar, almacenar o transmitir la información que supone las alteraciones del medio. Asì como diversos tipos de documentos que contienen datos ùtiles.
Chipset Un chipset (traducido como circuito integrado auxiliar) es el conjunto de circuitos integrados diseñados con base a la arquitectura de un procesador (en algunos casos, diseñados como parte integral de esa arquitectura), permitiendo que ese tipo de procesadores funcionen en una placa base. Sirven de puente de comunicación con el resto de componentes de la placa, como son la memoria, las tarjetas de expansión, los puertos USB, ratón, teclado, etc. Las placas base modernas suelen incluir dos integrados, denominados puente norte y puente sur, y suelen ser los circuitos integrados más grandes después de la GPU y el microprocesador. Las últimas placa base carecen de puente norte, ya que los procesadores de última generación lo llevan integrado. El chipset determina muchas de las características de una placa base y por lo general la referencia de la misma está relacionada con la del chipset. A diferencia del microcontrolador, el procesador no tiene mayor funcionalidad sin el soporte de un chipset: la importancia del mismo ha sido relegada a un segundo plano por las estrategias de marketing.
Bios El Sistema Básico de Entrada/Salida (Basic Input-Output System), conocido simplemente con el nombre de BIOS, es un programa informático inscrito en componentes electrónicos de memoria Flash existentes en la placa base. Este programa controla el funcionamiento de la placa base y de dichos componentes. Se encarga de realizar las funciones básicas de manejo y configuración del ordenador. Después de un reset o del encendido, el procesador ejecuta la instrucción que encuentra en el llamado vector de reset (16 bytes antes de la instrucción máxima direccionable en el caso de los procesadores x86), ahí se encuentra la primera línea de código del BIOS: es una instrucción de salto incondicional, que remite a una dirección más baja en la BIOS. En los PC más antiguos el procesador continuaba leyendo directamente en la memoria RAM las instrucciones (dado que esa memoria era de la misma velocidad de la RAM), ejecutando las rutinas POST para verificar el funcionamiento del sistema y posteriormente cargando un sistema operativo (de 16 bits) en la RAM, que compartiría funcionalidades de la BIOS. De acuerdo a cada fabricante del BIOS, realizará procedimientos diferentes, pero en general se carga una copia del firmware hacia la memoria RAM, dado que esta última es más rápida. Desde allí se realiza la detección y la configuración de los diversos dispositivos que pueden contener un sistema operativo. Mientras se realiza el proceso de búsqueda de un SO, el programa del BIOS ofrece la opción de acceder a la RAMCMOS del sistema donde el usuario puede configurar varias características del sistema, por ejemplo, el reloj de tiempo real. La información contenida en la RAM-CMOS es utilizada durante la ejecución del BIOS para configurar dispositivos como ventiladores, buses y controladores. Los controladores de hardware del BIOS están escritos en 16 bits siendo incompatibles con los SO de 32 y 64 bits, estos cargan sus propias versiones durante su arranque que reemplazan a los utilizados en las primeras etapas.
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CMOS El APS, al igual que el sensor CCD, se basa en el efecto fotoeléctrico. Está formado por numerosos fotositos, uno para cada píxel, que producen una corriente eléctrica que varía en función de la intensidad de luz recibida. En el CMOS, a diferencia del CCD se incorpora un amplificador de la señal eléctrica en cada fotosito y es común incluir el conversor digital en el propio chip. En un CCD se tiene que enviar la señal eléctrica producida por cada fotosito al exterior y desde allí se amplifica a la computadora. La ventaja es que la electrónica puede leer directamente la señal de cada píxel con lo que se soluciona el problema conocido como blooming, por el que la recepción de una gran intensidad lumínica en un punto influye en los píxeles adyacentes (un brillo fuerte produce líneas blancas en la imagen). La desventaja es que entre los receptores de luz (fotositos) se encuentra mucha electrónica que no es sensible a la luz, lo que implica que no pueda captar tanta luz en una misma superficie del chip. La solución al problema vino no sólo por una mayor densidad de integración, por lo que la electrónica no sensible se reducía en tamaño, sino por la aplicación de microlentes que a modo de lupa concentran la luz de cada celda en su fotosito.
Filtro Bayer utilizado en numerosas cámaras digitales. Contiene un filtro para recoger solo la luz roja, otros para la verde y otros para el azul
MICROPROCESADORES El microprocesador (o simplemente procesador) es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático; a modo de ilustración, se le suele llamar por analogía el «cerebro» de un computador. Es un circuito integrado conformado por millones de componentes electrónicos. Constituye la unidad central de procesamiento (CPU) de un PC catalogado como microcomputador. Es el encargado de ejecutar los programas, desde el sistema operativo hasta las aplicaciones de usuario; sólo ejecuta instrucciones programadas en lenguaje de bajo nivel, realizando operaciones aritméticas y lógicas simples, tales como sumar, restar, multiplicar, dividir, las lógicas binarias y accesos a memoria. Esta unidad central de procesamiento está constituida, esencialmente, por registros, una unidad de control, una unidad aritmético lógica (ALU) y una unidad de cálculo en coma flotante(conocida antiguamente como «co-procesador matemático»). El microprocesador está conectado generalmente mediante un zócalo específico de la placa base de la computadora; normalmente para su correcto y estable funcionamiento, se le incorpora un sistema de refrigeración que consta de un disipador de calor fabricado en algún material de alta conductividad térmica, como cobre o aluminio, y de uno o más ventiladores que eliminan el exceso del calor absorbido por el disipador. Entre el disipador y la cápsula del microprocesador usualmente se coloca pasta térmica para mejorar la conductividad del calor.
MEMORIA RAM Para otros usos de este término, véase RAM (desambiguación).
DIMM normal y corriente de memoria RAM tipo DDR3 de 240 contactos.
La memoria de acceso aleatorio (en inglés: random-access memory) se utiliza como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayoría del software. Es allí donde se cargan todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otras unidades de cómputo. Se denominan «de acceso aleatorio» porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder a la información de la manera más rápida posible. Durante el encendido del computador, la rutina POST verifica que los módulos de memoria RAM estén conectados de manera correcta. En el caso que no existan o no se detecten los módulos, la mayoría de tarjetas madres emiten una serie de pitidos que indican la ausencia de memoria principal. Terminado ese proceso, la memoria BIOS puede realizar un test básico sobre la memoria RAM indicando fallos mayores en la misma. La tecnología de memoria actual usa una señal de sincronización para realizar las funciones de lectura-escritura de manera que siempre está sincronizada con un reloj del bus de memoria, a diferencia de las antiguas memorias FPM y EDO que eran asíncronas. Hace más de una década toda la industria se decantó por las tecnologías síncronas, ya que permiten construir integrados que funcionen a una frecuencia superior a 66 MHz.
TARJETA GRAFICA Y DE SONIDO Una tarjeta de sonido o placa de sonido es una tarjeta de expansión para computadoras que permite la salida de audio controlada por un programa informático llamado controlador (en inglés driver). El uso típico de las tarjetas de sonido consiste en hacer, mediante un programa que actúa de mezclador, que las aplicaciones multimedia del componente de audio suenen y puedan ser gestionadas. Estas aplicaciones incluyen composición de audio y en conjunción con la tarjeta de videoconferencia también puede hacerse una edición de vídeo, presentaciones multimedia y entretenimiento (videojuegos). Algunos equipos (como los personales) tienen la tarjeta ya integrada, mientras que otros requieren tarjetas de expansión. También hay equipos que por su uso (como por ejemplo servidores) no requieren de dicha función. Mezclador de la tarjeta de sonido
El mezclador es una parte de la tarjeta de sonido que se encarga de mezclar los sonidos que llegan a la tarjeta procedentes de diferentes fuentes, o que son generados por ésta. La forma de mezclar los sonidos se puede controlar mediante programas, que pueden ser de la propia tarjeta de sonido o del sistema operativo. En los sistemas operativos de Microsoft Windows hay un programa llamado control de volumen o control de grabación (según el modo en el que esté) que realiza esa función. En cada modo hay un conjunto de controles que permiten controlar el volumen y balance izquierda-derecha (para los sonidos estéreo) de cada fuente de sonido. También pueden existir otros controles que controlan el flujo de sonido procedente de otros dispositivos (como tarjetas sintonizadoras de TV, etc.
DISCO DURO En informática, un disco duro o disco rígido (en inglés Hard Disk Drive, HDD) es un dispositivo de almacenamiento de datos no volátil que emplea un sistema de grabación magnética para almacenar datos digitales. Se compone de uno o más platos o discos rígidos, unidos por un mismo eje que gira a gran velocidad dentro de una caja metálica sellada. Sobre cada plato, y en cada una de sus caras, se sitúa un cabezal de lectura/escritura que flota sobre una delgada lámina de aire generada por la rotación de los discos. El primer disco duro fue inventado por IBM en 1956. A lo largo de los años, los discos duros han disminuido su precio al mismo tiempo que han multiplicado su capacidad, siendo la principal opción de almacenamiento secundario para PC desde su aparición en los años 1960. Los discos duros han mantenido su posición dominante gracias a los constantes incrementos en la densidad de grabación, que se ha mantenido a la par de las necesidades de almacenamiento secundario. Los tamaños también han variado mucho, desde los primeros discos IBM hasta los formatos estandarizados actualmente: 3,5 los modelos para PC y servidores, 2,5 " los modelos para dispositivos portátiles. Todos se comunican con la computadora a través del controlador de disco, empleando una interfaz estandarizado. Los más comunes hasta los años 2000 han sido IDE (también llamado ATA o PATA), SCSI (generalmente usado en servidores y estaciones de trabajo). Desde el 2000 en adelante ha ido masificándose el uso de los Serial ATA. Existe además FC (empleado exclusivamente en servidores).
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UNIDADES OPTICAS En informática, una unidad de disco óptico es una unidad de disco que usa una luz láser u ondas electromagnéticas cercanas al espectro de la luz como parte del proceso de lectura o escritura de datos desde un archivo a discos ópticos. Algunas unidades solo pueden leer discos, pero las unidades más recientes usualmente son tanto lectoras como grabadoras. Para referirse a las unidades con ambas capacidades se suele usar el término lectograbadora. Los discos compactos (CD), DVD, y Blu-ray Disc son los tipos de medios ópticos más comunes que pueden ser leídos y grabados por estas unidades. Las unidades de discos ópticos son una parte integrante de los aparatos de consumo autónomos como los reproductores de CD, reproductores de DVD y grabadoras de DVD. También son usados muy comúnmente en las computadoras para leer software y medios de consumo distribuidos en formato de disco, y para grabar discos para el intercambio y archivo de datos. Las unidades de discos ópticos (junto a las memorias flash) han desplazado a las disqueteras y a las unidades de cintas magnéticas para este propósito debido al bajo coste de los medios ópticos y la casi ubicuidad de las unidades de discos ópticos en las computadoras y en hardware de entretenimiento de consumo. La grabación de discos en general es restringida a la distribución y copiado de seguridad a pequeña escala, siendo más lenta y más cara en términos materiales por unidad que el proceso de moldeo usado para fabricar discos planchados en masa.