INFORMÁTICA APLICADA A LA ECONOMÍA Tema 2: Estructura del Ordenador. Verónica A. Bollati

Transcripción

1 INFORMÁTICA APLICADA A LA ECONOMÍA Tema 2: Estructura del Ordenador Verónica A. Bollati

2 Objetivos Tipos de ordenadores: Según cómo representan la información Según su capacidad de cómputo Conocer la estructura de un ordenador. Conocer el objetivo y la funcionalidad de cada una de las partes que componen un ordenador. Tener una visión global de funcionamiento. Conocer los distintos periféricos que existen.

3 Objetivos Capítulo 1: Definición Capítulo 2: Clasificación de los Ordenadores Capítulo 3: Estructura del Ordenador o 3.1. Bus o 3.2. Memoria o 3.3. CPU o 3.4. Unidad Aritmética Lógica o 3.5. Unidad de Control o 3.6. Ejecución de Programas o 3.7. Periféricos

4 Objetivos Capítulo 1: Definición

5 Terminología Definición: Un ordenador es una máquina compuesta de elementos físicos (en su mayoría de origen electrónico) capaz de aceptar unos datos de entrada, realizar con ellos operaciones lógicas y aritméticas con gran velocidad y precisión, y proporcionar los resultados a través de algún medio de salida.

6 Objetivos Capítulo 2: Clasificación de los Ordenadores

7 Clasificación de los ordenadores Según la representación de la información Sistemas analógicos: o Las magnitudes físicas pueden tomar cualquier valor dentro de un rango prefijado. La escala de manifestaciones de sus variables no tiene discontinuidades. o Ejemplo: utilizando señales de tensión que pueden tomar un valor cualquiera en el intervalo cerrado [0V 10V]. Sistemas digitales: o Las magnitudes físicas solo pueden tomar valores discretos, es decir, la escala de manifestaciones de las variables solo tiene determinados valores. o Ejemplo: mediante señales de tensión que solo pueden tomar el valor 0V ó 4,5V.

8 Sistemas Digitales Las señales eléctricas que circulan por un ordenador pueden adoptar dos valores. Esos valores discretos son el valor lógico 0 (tensiones entre 0 y 0,2 voltios) y el valor lógico 1 (tensiones entre 0,8 y 4,5 voltios) La zona prohibida, que los separa, va de 0,3 a 0,7 voltios.

9 Clasificación de los computadores Según la capacidad de cómputo Superordenadores: o o o Gran potencia. Varios procesadores en paralelo. Realiza complejos cálculos científicos a gran velocidad (predicción del tiempo, trayectoria de un cohete...) Macroordenadores (mainframes): o o o Acceso concurrentes de una gran cantidad de usuarios. Grandes bases de datos. Uso principalmente en empresas grandes y/o multinacionales (bancos, telecomunicaciones, industria...)

10 Clasificación de los computadores Según la capacidad de cómputo Miniordenadores: o o o Menos prestaciones que los mainframes. Menos usuarios concurrentes. Abaratamiento del coste para empresas grandes. Microordenadores: o o o Monousuarios Estaciones de trabajo (workstations): o Usa recursos de ordenadores de mayor potencia. o Uso en la ingeniería y cálculos técnicos. Ordenadores personales (PC): o Fácil manejo. o Aplicaciones sin necesidad de grandes prestaciones (Ofimática) o Opción: Portátiles.

11 Objetivos Capítulo 3: Estructura del Ordenador

12 Estructura de un ordenador La estructura de un ordenador no es más que un conjunto de componentes físicos interconectados unos con otros que interactúan para procesar datos y dar un resultado. La estructura de los ordenadores que usamos en la actualidad se basa en la arquitectura Von Neuman. CPU Memoria Central Controlador E/S Periféricos Bus

13 Estructura de un ordenador Bus CPU Memoria Central Controlador E/S Periféricos Bus

14 Bus 1. Bus de datos: o o o Datos que se transfieren entre unidades Circula en ambos sentidos pero nunca simultáneamente Tipos: Bus de datos interno: CPU <==> Memoria Principal Bus de datos externo: CPU, Memoria Principal <==> Periféricos 2. Bus de direcciones: o Indica la posición de memoria o periférico. 3. Bus de control: o Señales de control y de estado de las unidades.

15 Estructura de un ordenador Memoria 3 2 CPU 1 Memoria Central Controlador E/S Periféricos 4 5 Bus 1. Registros internos del procesador 2. Memoria caché 3. Memoria principal 4. Disco magnético 5. Cinta magnética

16 Memoria - Jerarquía Capacidad Registros internos del procesador Caché interna. 1 Tiempo de acceso Precio Memoria caché Memoria principal Disco magnético Caché externa. 2 Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía Cinta magnética

17 Memoria Es la unidad donde se almacena tanto los datos como las instrucciones de los programas. Existen dos tipos de memoria: 1) Memoria Principal Poca capacidad de almacenamiento. Alto coste. Volátil (compuesto por circuitos electrónicos) + Mayor velocidad. o Formada por celdas o posiciones (palabras de memoria) 2) Memoria Secundaria Más lenta. + Gran capacidad de almacenamiento. + No es volátil (soporte magnético) Disco: Corto tiempo de acceso. Menor capacidad. Cinta: Más lento. Mayor capacidad.

18 Memoria (clasificación) Memoria Principal: ROM (solo lectura para el sistema) PROM (grabado inicial) EPROM (varias grabaciones) EEPROM (varias grabaciones) Memoria Flash (varias grabaciones) RAM (lectura y escritura) SRAM (estática) DRAM (refresco) Memoria Secundaria: Periféricos de almacenamiento.

19 Memoria Memoria caché: Más rápida que la M. principal (hasta mil veces más). Alto coste. Capacidad pequeña. Uso de los registros de la CPU. Memoria virtual: Uso de la memoria secundaria. Suele ser un disco duro. Sensación de más memoria principal. Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía

20 Memoria Memoria Central Es la parte de la CPU donde se almacenan las instrucciones y los datos. Está formada por multitud de celdas o posiciones de memoria numeradas de manera consecutiva. Este hecho permite el acceso directo a la información que contienen. Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía

21 Memoria Central Memoria Central Registro de dirección de memoria Registro de Intercambio de memoria Selector Memoria central CPU Controlador E/S Periférico s 31/01/2011 Bus

22 Componentes de la memoria central (I) Registro de dirección de memoria (RDM): Contiene la dirección de memoria donde se encuentra o se va a almacenar la información. Registro de intercambio de memoria (RIM): Registro intermedio que permite almacenar la información que se ha leído desde una posición de memoria o se va a escribir en una posición de memoria. Selector de memoria (SM): Dispositivo que conecta la celda de memoria cuya dirección figura en el RDM con el RIM. De este modo facilita la transferencia de datos tanto en el proceso de lectura como de escritura.

23 Estructura de un ordenador CPU CPU Memoria Central Controlador E/S Periféricos Bus

24 Unidad central de proceso o procesador (CPU) Es el verdadero cerebro del ordenador y gestiona todo el sistema. Físicamente está formada por múltiples circuitos electrónicos que se encuentran todos ellos integrados compactamente en un único chip. Tareas: Controlar. Coordinar. Realizar operaciones.

25 Unidad central de proceso o procesador (CPU) Estructura funcional de la CPU CPU Registros Unidad de Control Memoria Central Unidad Aritmético Lógica Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía Memoria central CPU Controlador E/S Periféri cos Bus

26 UAL Unidad central de proceso o procesador (CPU) La UAL se encarga de realizar las operaciones Aritméticas (sumar, restar, multiplicar, potencias...) Lógicas (comparación de dos números o dos cadenas de caracteres, sumas lógicas AND o OR...) Según las indicaciones de la UC sobre los datos esta le suministra. UC Interpreta las instrucciones de un programa. La UC coordina las operaciones de la UAL. Controla los recursos del ordenador. o La UAL está gestionada por la UC mediante el bus de control.

27 Unidad aritmético-lógica (UAL) ALU RO 1 RO 2 Circuitos operadores Registro de estado ó Señalizador de estado Registro de Resultado Banco de Registros Acumulador Registro 1 Registro N Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía

28 Elementos de la unidad aritmético-lógica (UAL) Banco de registros (BA): Constituido por 8, 16 ó 32 registros de carácter general que se emplean para almacenar datos antes de las operaciones, los datos intermedios y las operaciones internas del procesador. Circuitos operadores (CIROP): Uno o varios circuitos electrónicos que ejecutan las operaciones aritméticas y lógicas más elementales (sumador, desplazador, etc.). Registros de resultados (RR): Registro especial que contiene los resultados que producen los circuitos operadores. Señalizador de estado (SE): Registro que conserva información de las condiciones eléctricas de la última operación realizada.

29 Unidad de Control (UC) Unidad de Control Registro de Instrucción Operación + Operandos Decodificador Reloj Secuenciador Registro Control de Secuencia Contador de Programa Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía

30 Elementos de la unidad de control (UC) Registro de control de secuencia (RCS): Denominado también contador de programa (CP) contiene permanentemente la dirección de memoria de la siguiente instrucción que se va a ejecutar. Registro de instrucción (RI): Contiene la instrucción que se está ejecutando en cada momento. La instrucción lleva consigo el código de operación (CO), que es la acción de que se trata, y los operandos (O). Decodificador (D): Extrae y analiza el código de operación de la instrucción en curso (que está en el RI) Reloj (R): Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes (frecuencia) que determinan el instante en el que ha de comenzar cada paso de la instrucción. Secuenciador (S): Dispositivo que genera órdenes elementales que, sincronizadas con el reloj, hacen que se ejecute la instrucción.

31 Tareas de la unidad de control (UC) Gestionar la secuencia de ejecución de las instrucciones. Interpretar la instrucción a ejecutar. Controlar accesos a memoria principal. Enviar señales de control al resto de unidades. Analizar estado en que se encuentra el resto de unidades. Gestionar interrupciones de periféricos y temporizaciones de las secuencias de las operaciones.

32 Ejecución de un programa Para que un programa pueda ser ejecutado por un ordenador: Debe estar almacenado en memoria principal. La CPU tomará una a una sus instrucciones. La CPU realiza las tareas necesarias para la ejecución.

33 Ejecución de un programa

34 Ejecución de un programa CU 1. Leer la instrucción 2. Leer los datos 4. Escribir los datos 3a. Datos y órdenes Programa Datos 3b. Resultados ALU Memoria principal Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía

35 Ejecución de un programa Ejemplo (sumar 2 número enteros): 1. Leer instrucción de la memoria (celda 10): Instrucción: sumar los números en celda 1305 y en celda 534 y escribir el resultado en celda Leer los datos de las celdas 1305 (contenido 8) y 534 (contenido 3). 3. a) Pasar la instrucción sumar y los dos números 8 y 3 a la ALU. 3. b) La ALU ejecuta la instrucción y devuelve 11 a la CU. 4. Escribir el resultado de la operación (11) en celda 1405.

36 Estructura de un ordenador Perífericos CPU Memoria Central Controlador E/S Periféricos Bus

37 Periféricos Definición: Es un dispositivo que permite transferir datos desde o hacia un determinado medio de información. Objetivo: Sirve para que la CPU se pueda comunicar con el mundo exterior.

38 Periféricos Clasificación según la conexión al computador o Periféricos locales: se conectan directamente al ordenador. o Periféricos remotos: se conectan a través de una red de comunicaciones.

39 Periféricos - Clasif. según el flujo de la información Clasificación según el flujo de información o o o o Periféricos de entrada: Transmiten información del mundo exterior al procesador y la memoria. Periféricos de salida: Transmiten información al mundo exterior desde el procesador y la memoria. Periféricos de entrada/salida: Intercambio de información entre el mundo exterior y el procesador y la memoria. Periféricos de almacenamiento: Almacenan información posibilitando su recuperación automática y eficientemente.

40 Periféricos de entrada Teclado. Dispositivos apuntadores: Ratón. Bola de control. Lápiz óptico. Detector de caracteres magnéticos. Detector de barras impresas. Escáner. Micrófono (Reconocimiento de voz).

41 Periféricos de entrada Lápiz óptico Es un instrumento en forma de lápiz que por medio de un sistema óptico, ubicado en su extremo, permite la entrada de datos directamente a la pantalla. Para elaborar dibujos, basta con mover el lápiz frente a la pantalla y en ella va apareciendo una línea que describe dicho movimiento. También sirve para señalar ítems de los menús al igual que el mouse o ratón.

42 Periféricos de entrada CD-ROM Disco óptico, similar a un CD de audio, que contiene información únicamente para ser leída. No pueden ser regrabados. Entre los estándares se encuentran el CD- R, el CD-DA (que permite reproducir sonido), el CD-I (que permite definir una plataforma multimedia), el PhotoCD (que permite visualizar imágenes estáticas) Tiene una capacidad de almacenamiento que va de 600 a 700 Mb de información.

43 Periféricos de entrada DVD El DVD (Disco Digital Versátil), tiene una capacidad de almacenamiento que va de los 4.5 a 9 gigabytes. Esto permite que se emplee para, por ejemplo, grabar películas; aunque puede albergar todo tipo de aplicación multimedia. Otra de sus ventajas es que es capaz de leer los formatos de soportes anteriores. 31/01/2011

44 Periféricos de entrada El teclado A través del teclado, podemos introducir datos y órdenes a la computadora. El típico teclado es de forma rectangular y teclas alfanuméricas (teclas con números, letras y símbolos) distribuidas en columnas y filas o renglones. Otros tipos de teclados, según su forma, son los ergonómicos, los teclados con escáner, etc.

45 Periféricos de entrada Mouse o ratón Un mouse o ratón es un dispositivo señalador que ayuda al usuario a navegar dentro de la interfaz gráfica del ordenador o computadora. Conectado a esta, mediante cable o por un dispositivo inalámbrico, se comunica con ella de tal manera que se puede controlar un cursor en la pantalla moviendo el ratón sobre una superficie plana.

46 Periféricos de entrada Joystick o palanca de juegos Se trata de un dispositivo señalador utilizado mayoritariamente para juegos de ordenador o computadora. Existen en el mercado una gran cantidad de joysticks adaptados para determinados juegos. Por ejemplo, para un simulador de vuelo, el joystick se asemeja a los mandos que posee un piloto dentro de una cabina de un avión real. En un coche, tendrá volante y pedales, etc.

47 Periféricos de entrada Tableta gráfica La tableta gráfica o tableta digitalizadora es un rectángulo plano de plástico con componentes electrónicos bajo su superficie que se utiliza en muchas aplicaciones de ingeniería, diseño y en trabajos de ilustración. La imagen debe ser elaborada sobre ella con instrumentos especiales, tales como un lápiz o puntero que utiliza una punta especial para variar el campo magnético de la tabla. 31/01/2011

48 Periféricos de Salida Pantalla o monitor. Plotter. Impresora: o Impresora de impacto: Impresora de margarita. Impresora de matriz de puntos o agujas. o Impresora sin impacto: Impresora de inyección de tinta. Impresora láser.

49 Periféricos de Salida Pantalla o monitor de rayos catódicos Está basada en un tubo de rayos catódicos (CRT) y diseñada para funcionar con una tarjeta o adaptador de vídeo. Puede contener textos o imágenes gráficas que van a depender de su resolución, es decir, del número de píxeles con los que se representen. Hay varios tipos de monitores: a color o monocromático (dependiendo del número de colores que puede emplear).

50 Periféricos de Salida Pantalla o monitor de cristal líquido Son las que se emplean en los ordenadores portátiles, dispositivos móviles y como monitor de sobremesa de gama alta, puesto que suponen un considerable ahorro de espacio y un peso mínimo, en comparación con las pantallas CRT. A estas ventajas se une que emiten muy poca radiación electromagnética y apenas generan electricidad estática. Sin embargo, adolece de una calidad de imagen menor que la de las pantallas CRT. Es por ello que ha nacido la tecnología TFT (Thin Film Transistor), que permite generar la imagen a partir de transistores y mejora sensiblemente la resolución. El inconveniente es que, en la actualidad, es bastante cara y aún no han resuelto la cuestión del ángulo de visión.

51 Periféricos de Salida Plotter Son dispositivos que dibujan textos e imágenes en alta resolución. Se utiliza primordialmente para elaborar planos, posters o afiches, con impresiones en hojas de papel muy grandes, generalmente a color, actualmente se fabrican en tecnología de inyección de tinta.

52 Periféricos de Salida Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía Impresora La impresora traslada el texto o la imagen generada por el ordenador a diferentes tipos de soporte físico como el papel o el acetato (transparencias). Las impresoras se pueden dividir en: Impresoras de impacto: matriciales y de margarita. Impresoras sin impacto: abarcan todos los demás tipos de mecanismos de impresión, incluyendo las impresoras térmicas, de inyección de tinta e impresoras láser.

53 Periféricos de Salida Altavoces Son dispositivos que sirven para que sean audibles los sonidos emitidos por medio de la tarjeta de sonido del ordenador. Estos sonidos pueden ser de distinta naturaleza: avisos del sistema, archivos de audio, etc. Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía

54 Periféricos de entrada y salida Módem. Consola. Pantallas sensibles al tacto. Robots. Terminales punto de venta. Terminales de operaciones financieras. Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía

55 Periféricos de entrada y salida Módem El módem (MOdulador- DEmodulador) es un dispositivo electrónico que convierte la señal digital que utilizan las computadoras en señales que pueden ser transmitidas por la línea telefónica, que trabaja con señales analógicas. El módem puede ser externo o interno y su velocidad de transmisión se mide en bits por segundo (bps). INTERNO EXTERNO Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía

56 Periféricos de almacenamiento Disco magnético. Tambor magnético. Cinta magnética. Disco óptico. Disco magneto-óptico. Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía

57 Periféricos de almacenamiento Disquete Pieza redonda y plana de plástico flexible (típicamente, de 3.5 pulgadas de diámetro y 1.44 Mb de capacidad) revestida con un material magnético que puede ser modificado mediante impulsos eléctricos. Se emplea para contener información grabada en forma digital (binaria). Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía

58 Periféricos de almacenamiento Unidad Zip Se trata de unidades, normalmente externas, que permiten la lectura y escritura de información digital sobre discos especiales que tienen una capacidad de, aproximadamente, 100 Mb. 31/01/2011

59 Periféricos de almacenamiento Unidades magneto-ópticas Son unidades que utilizan una combinación de principios magnéticos y ópticos para la lectura y escritura de información digital sobre discos. Además de los CD-R vírgenes, es posible disponer de discos ópticos CD-RW, que permite la grabación de información varias veces. Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía

60 Periféricos de almacenamiento Disco duro Unidad no removible, de gran capacidad y gran velocidad de acceso a los datos contenidos en él. Es más rápido que los discos flexibles, tanto para lectura como para escritura. Esto permite una gran versatilidad en el manejo de los programas y los datos. Los discos duros se componen de láminas superpuestas por las que se mueven las cabezas lectoras y escritoras. La capacidad de este dispositivo ha crecido desde los 10 Mb de los años 80 hasta la actualidad (más de 100 Gb). Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía

61 Periféricos de almacenamiento Cintas magnéticas Se utilizan para hacer copias de seguridad de los archivos (backup) debido a su alta capacidad de almacenamiento (varios miles de Mb) en un espacio reducido y el bajo costo por Mb en comparación con los disquetes y los discos ópticos. En la cinta la información se guarda en forma secuencial, por lo que la lectura debe hacerse de la misma manera. Este hecho hace muy lento el proceso de búsqueda de archivos y la transferencia de información entre la cinta y la unidad de proceso. Informática 31/01/2011 aplicada a la Economía