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Arquitectura y funcionamiento del ordenador. [Escribir el subtítulo del documento] Alba Sánchez 1ºC Bachillerato

2013

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LA DIRECCIÓN DE LA COMPAÑÍA]


ARQUITECTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL ORDENADOR.

8 de octubre de 2013

Tema 1: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 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 en el 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 : El 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 conecta al ordenador. El 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

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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 El software se clasifica en tres grandes grupos , dependiendo de los objetivos para los que haya sido creado:

a) El 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 componentes y los componentes físicos del componentes y el usuario. Los sistemas operativos se clasifican según el tipo de comportamiento que proporciona al ordenador , por ejemplo, según el número de programas que el ordenador puede ejecutar a la vez. Si el ordenador solo puede 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 de forma simultánea se denomina multitarea. También se clasifican según el número de usuarios que pueden trabajar con el ordenador de forma simultánea. Si solo puede trabajar un usuario se llama mono usuario, si pueden trabajar varios a la vez multiusuario. Ejemplos : linux, windows, MS2 ....

b) Software de programación El software de programación reúne los programas que utilizan los programadores que utilizan los programadores para crear nuevos programas. Los programas se crean utilizando un lenguaje de programación. Un lenguaje de programación es un conjunto de palabras o instrucciones y unas reglas sintácticas que indican cómo hacer los programas.

c) Software de información Es el conjunto de programas que utilizan los usuarios, para trabajar con el ordenador. estos programas son creados por lenguaje de programación y se ejecutan sobre un determinado sistema operativo. Este software de aplicación se clasifican en dos tipos :

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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 de carácter amplio y general y que pueden ser utilizados por la mayoría de usuarios de un ordenador: - Procesadores de texto - Hojas de cálculo - Base de datos - Paquetes integrados - Diseño gráfico - Autoedición

3. Hardware Contenido 1)

Información digital (código Ascii) ................................................................................. 5

2)

En el interior del PC ................................................................................................... 5

- fuente de alimentación .................................................................................................... 5 - placa base ............................................................................................................................ 6 

chipset .......................................................................................................................... 6

BIOS .............................................................................................................................. 7

CMOS ........................................................................................................................... 7

- Microprocesador ................................................................................................................. 8 - Memoria RAM .................................................................................................................... 9 - Tarjeta gráfica y de sonido ............................................................................................. 9 - Disco duro.......................................................................................................................... 10 - Unidades ópticas .............................................................................................................. 10

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1) Información digital (código Ascii) Ascii (American Standard Code for Information Interchange — Código Estándar Estadounidense para el Intercambio de Información) es un código de caracteres basado en

el alfabeto latino, tal como se usa en inglés moderno y en otras lenguas occidentales. Fue creado en 1963 por el Comité Estadounidense de Estándares ASCII fue publicado como estándar por primera vez en 1967 y fue actualizado por última vez en 1986. En la actualidad define códigos para 32 caracteres no imprimibles, de los cuales la mayoría son caracteres de control obsoletos que tienen efecto sobre cómo se procesa el texto, más otros 95 caracteres imprimibles que les siguen en la numeración (empezando por el carácter espacio). El código ASCII utiliza 7 bits para representar los caracteres, aunque inicialmente empleaba un bit adicional que se usaba para detectar errores en la transmisión.

2) En el interior del PC - fuente de alimentación En electrónica, una fuente de alimentación es un dispositivo que convierte la tensión alterna, en una o varias tensiones, prácticamente continuas, que alimentan los distintos circuitos del aparato electrónico al que se conecta (ordenador, televisor, impresora, etc.). Hay varias fuentes de alimentaciones lineales como transformador, rectificador, filtro, regulación y salida, y de alimentación conmutadas inductores y condensadores.

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- placa base La placa base, también conocida como placa madre o tarjeta madre es una tarjeta de circuito impreso a la que se conectan los componentes que constituyen la computadora u ordenador. Es una parte fundamental a la hora de armar una PC de escritorio o portátil. Tiene instalados una serie de circuitos integrados, entre los que se encuentra el circuito integrado auxiliar, que sirve como centro de conexión entre el microprocesador, la memoria de acceso aleatorio (RAM), las ranuras de expansión y otros dispositivos.

En la placa base se pueden encontrar varios elementos:

chipset 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.

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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. El acrónimo BIOS (-Basic Input/Output System) fue inventado por Gary Kildall el creador del sistema operativo CP/M en 1975, siendo el nombre de un archivo del sistema. Después de un reset o del encendido, el procesador ejecuta la instrucción que encuentra en el llamado vector de reset, 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.

CMOS Un Active Pixel Sensor (APS) es un sensor que detecta la luz basado en tecnología CMOS y por ello más conocido como Sensor CMOS.Gracias a la tecnología CMOS es posible integrar más funciones en un chip sensor, como por ejemplo control de luminosidad, corrector de contraste, o un conversor analógico-digital. Según los fabricantes de CCDs, los sensores CMOS tienen un elevado ruido de patrón fijo pero sus defensores indican que tienen un bajo consumo de energía (lo cual redunda en una mayor autonomía de la cámara). Al parecer, el 'ruido' mencionado se debe a que los sensores CMOS convencionales tienen un amplificador por separado en cada píxel y estos amplificadores normalmente no serán uniformes por todo el chip y la desigualdad residual será la que genere el ruido. Por el contrario, todos los píxeles de un CCD se activan a través de una etapa común del amplificador, de modo que se evita este problema.

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- Microprocesador 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 «coprocesador 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.

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- Memoria RAM La memoria de acceso aleatorio 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 expresión memoria RAM se utiliza frecuentemente para describir a los módulos de memoria utilizados en los computadores personales y servidores. En el sentido estricto, esta memoria es solo una variedad de la memoria de acceso aleatorio: las ROM, memorias Flash, caché (SRAM), los registros en procesadores y otras unidades de procesamiento también poseen la cualidad de presentar retardos de acceso iguales para cualquier posición. Los módulos de RAM son la presentación comercial de este tipo de memoria, que se compone de circuitos integrados soldados sobre un circuito impreso independiente, en otros dispositivos como las consolas de videojuegos, la RAM va soldada directamente sobre la placa principal.

- Tarjeta gráfica y de sonido Una tarjeta gráfica, tarjeta de vídeo, placa de vídeo, tarjeta aceleradora de gráficos o adaptador de pantalla, es una tarjeta de expansión para una computadora u ordenador, encargada de procesar los datos provenientes de la CPU y transformarlos en información comprensible y representable en un dispositivo de salida, como un monitor o televisor. Las tarjetas gráficas más comunes son las disponibles para las computadoras compatibles con la IBM PC, debido a la enorme popularidad de éstas, pero otras arquitecturas también hacen uso de este tipo de dispositivos. Es habitual que se utilice el mismo término tanto a las habituales tarjetas dedicadas y separadas como a las GPU integradas en la placa base. Algunas tarjetas gráficas han ofrecido funcionalidades añadidas como captura de vídeo, sintonización de TV, decodificación MPEG-21 y MPEG-4 o incluso conectores Firewire, de ratón, lápiz óptico o joystick. Las tarjetas gráficas no son dominio exclusivo de los PC. Sus componentes son : GPU, Memoria gráfica de acceso aleatorio, RAMDAC, salidas, interfaz con la placa base, dispositivo refrigerantes y alimentación.

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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.

- 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.

- Unidades ópticas 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

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com煤nmente 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 贸pticos.

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