FUNCIONES DE UNA COMPUTADORA

Transcripción

1 FUNCIONES DE UNA COMPUTADORA Vamos ahora a profundizar un poco más en el esquema básico expuesto anteriormente, dando algunos detalles sobre cada una de las funciones llevadas a cabo por el ordenador: Unidad de entrada. La mayor parte de los ordenadores no aceptan los datos en la forma en la que el hombre está acostumbrado a manejarlos, como son las formas escrita o hablada. Ya sabemos que los datos deben codificarse para que el ordenador los procese, lo que se lleva a cabo en dispositivos denominados unidades de entrada. El ejemplo más común es el teclado que poseen todos los ordenadores personales. Los elementos básicos de un ordenador son: la unidad de entrada, el almacenamiento o memoria, la unidad aritmético-lógica, la unidad de salida y la unidad de control. DE ENTRADA Almacenamiento o memoria. Los datos y el programa encargado de procesarlos entra en la memoria o almacenamiento del ordenador y se mantienen allí mientras sea necesarios. El ordenador toma los datos de la memoria para procesarlos, finalizado el proceso, los devuelve de nuevo a la memoria. MEMORIA O ALMACENAMIENTO Proceso. Como ya sabemos, los datos se someten a un determinado proceso, es decir, sobre ellos el ordenador realiza operaciones de tipo aritmético, como sumarlos multiplicarlos, etc, o bien de tipo lógico, como compararlos. La parte del ordenador encargada de realizar el proceso con los datos recibe el nombre de unidad aritmético-lógica. En esta unidad las operaciones se llevan a cabo a velocidades verdaderamente muy altas: pueden sumarse muchos millones de cantidades en un solo segundo.

2 ARITMÉTICO - LÓGICA Unidad de salida. Ya hemos visto que los resultados que provienen de un proceso se encuentran en la memoria. Para hacerlos visibles al usuario se utilizan medios especiales como impresoras, pantallas de video, etc. Se denominan, en general, unidades de salida. Así, se dice que una impresora produce una salida impresa o que unos resultados pueden verse en la pantalla o monitor del ordenador. DE SALIDA Unidad de control. Ningún proceso se llevaría a cabo dentro del ordenador si éste no dispusiera de una unidad especial denominada unidad de control. Es la encargada de interpretar las operaciones a realizar con los datos y de producir las señales adecuadas para que el resto de las unidades que forman el ordenador, es decir, el hardware, realicen en cada momento y de forma adecuada la misión que tienen asignada. DE CONTROL Agrupando ahora todas las funciones enumeradas anteriormente obtendremos el esquema general de un ordenador electrónico. Es el está representado en la Fig Las flechas del esquema indican cómo se relacionan entre sí todas las unidades o funciones. Observa el papel tan importante que, como ya hemos dicho, posee la unidad de control. Más adelante profundizaremos sobre este esquema inicial. En muchas ocasiones el esquema anterior se simplifica, designándose con el nombre de unidad central de proceso (UPC) al conjunto compuesto por la memoria, la unidad de control y la unidad aritmético-lógica. Ese es precisamente el significado de la línea punteada que recuadra esos tres elementos en la fig. 3.4.

3 Memoria o Almacenamiento Unidad de Entrada Unidad de Control Unidad de Salida Unidad aritmética lógica Memoria o Almacenamiento DE ENTRADA DE PROCESO DE SALIDA DE ENTRADA Unidad de Control Unidad aritmética lógica DE SALIDA El conjunto de todos los dispositivos físicos que forman el ordenador recibe el nombre de hardware. Tanto si contemplamos un ordenador de sobremesa, como un gran ordenador que llene una pequeña habitación, no veremos nada más que inertes cajas metálicas y cables conductores: todo ello constituye el hardware. Son los programas, es decir, el software, lo que pone vida dentro del hardware, como parece suceder en la

4 BYTES Y PALABRAS Cada posición de la memoria principal está formada por un conjunto de pequeñas dispositivos, cada uno de los cuales puede adoptar uno dos estados en cada instante del tiempo: ON para presentar el 1 binario., y OFF para presentar el 0 binario. En consecuencia, el conjunto completo de los dispositivos de dos estados que forman cada posición de memoria proporciona un método para codificar los datos. Por eso decimos que cada posición de memoria tiene una cantidad determinada de bits. Todas las posiciones tienen el mismo número de bits, como por ejemplo, 8 bits, 16 bits, 32 bits, etc. La figura representa las posiciones de memoria 15 y 16, cada una de 8 bits. La posición 15 contiene una F y la 16 una N, ambos caracteres de código binario ASCII. Dirección de memoria Con frecuencia, cada posición de la memoria principal recibe también el nombre de palabra. El número de bits que componen cada palabra o posición recibe el nombre de longitud de palabra de 16 bits. En la Tabla 3.1 se muestran algunas alternativas para el diseño de la memoria principal, con el contenido, en caracteres, correspondiente. La capacidad de la memoria principal de los ordenadores varía de unos a otros: mientras que unos pueden contener cuatro millones de caracteres, otros tienen una capacidad de dieciséis millones, y otros incluso más.

5 La Memoria Principal Como ocurre con la memoria del hombre, la computadora es capaz de retener o almacenar información a la que es posible acceder en cualquier momento. La memoria principal está constituida por chips de silicio con sus circuitos electrónicos correspondientes. Es posible acceder o recuperar cualquier dato de la memoria principal en menos de una millonésima de segundo. Por ello, este tipo de memoria recibe también el nombre de memoria de acceso inmediato. La memoria principal se complementa con otro tipo de memoria, denominada memoria externa o memoria secundaria

6 LA MEMORIA SECUNDARIA L a situación ideal sería que todos los datos que fuera a procesar el ordenador estuvieran almacenados en la memoria principal. De esta manera los cálculos se efectuarían a la máxima velocidad posible. Pero esa memoria es cara, por lo que se emplean otros tipos que globalmente reciben el nombre de memoria secundaria. Los grandes ordenadores utilizan unidades de cinta magnética, dentro de las cuales se sitúan los carretes de cinta encargados de almacenar la información. Tiene distintas formas y tamaños, dependiendo de su uso y del fabricante. Los discos magnéticos son más rápidos de utilizar que las cintas magnéticas, ya que el ordenador puede leer la información directamente, cualquiera que sea el lugar donde ésta se encuentre. Se trata, por tanto, de un sistema de almacenamiento de acceso aleatorio. El tamaño de dicho almacenamiento varía, dependiendo del número de discos del cartucho y del diámetro de cada disco.

7 Memoria RAM Y memoria ROM La memoria principal que acabamos de describir corresponde a un tipo de memoria que, por sus características, se conoce también con el nombre de memoria de acceso aleatorio. Su abreviatura es RAM, del inglés Random Access Memory. Esta memoria almacena los datos y los programas que la UCP está procesando en un momento dado. Por ello es volátil y temporal. Cuando el ordenador se apaga, la información contenida en la memoria RAM se pierde. Lo mismo ocurre cuando se carga un nuevo programa o nuevos datos. Otro tipo de memoria es la memoria de sólo lectura. Su abreviatura es ROM, del inglés Resd Only Memory. Esta memoria almacena programas de forma permanente y, por consiguiente, el contenido de sus chips no puede alterarse. De sólo lectura significa que la UCP puede leer su contenido, cargado cuando se fabricó el ordenador, pero nunca alterarlo o borrarlo. Las instrucciones almacenadas en una memoria ROM sirven para que el ordenador ejecute determinadas operaciones: arrancar al conectarlo, escribir ciertos mensajes en la pantalla, pasar control a los caracteres del teclado, etc.

8 La entrada de datos Los dispositivos de entrada toman los datos que son fácilmente legibles por el hombre y los convierten en formato capaz de ser interpretado por el ordenador. En la Unidad anterior ya hemos hablado un poco de como se lleva a cabo esa conversión. Vamos a estudiar los medios físicos o hardware de que dispone el ordenado para la entrada de los datos. En general, existen dos clases de medios de entrada: el teclado y la entrada directa. Como ya sabemos el teclado convierte las letras, los números y los caracteres especiales en señales eléctricas que el ordenador puede interpretar. La entrada directa crea un conjunto de datos que pueden ser interpretados por la UCP directamente. No es necesario teclearlos, con lo que se reduce el riesgo de errores humanos. Veamos algún ejemplo. Los lectores de código de barras se emplean generalmente en supermercados. Se trata de dispositivos capaces de interpretar los datos que, en forma de etiqueta, definen un determinado producto mediante la exploración, con un censor, de líneas y espacios contenidos en la etiqueta. Los Scanners trabajan como una fotocopiadora, digitalizando la información que les llega. Es decir, envía a la UCP lo que leen en lugar de fotocopiarlo. Posteriormente, esa información puede ser procesada por el ordenador, o sea, puede usarse tal cono está o alterarse. Con scanner pueden digitalizarse fotografías, textos, gráficos, etc.

9 Las mesas digitalizadoras se encargan de poner dentro del ordenador información precedente de dibujos, gráficos, etc. Se componen de una tabla donde aparecen gráficos e instrucciones. Con la ayuda de un lápiz especial se seleccionan figuras e instrucciones, realizando así el diseño que desee. Dicho diseño ingresa en el ordenador. La pantalla táctil es similar a una pantalla convencional, pero tiene la capacidad de reconocer la zona de la misma donde se realiza un contacto con el dedo. Es muy empleada para escoger una opción entre varias de un menú. Existen otros medios de entrada capaces de reconocer la voz, muy empleados por personas discapacitadas, que no pueden utilizar sus manos, o por profesionales para dictar sus informes o enviar órdenes. La salida de información Los datos que ha procesado el ordenador permanecen en la memoria en una forma interpretable por la máquina. Para que puedan ser interpretados por las personas es necesario emplear los dispositivos de salida. Veamos algunos detalles de ellos. Las impresoras son unidades de salida encargadas de imprimir los resultados de un proceso sobre papel. Impresoras de matriz de punto, que imprimen una página de una sola vez

10 Impresora de chorro de tinta que imprimen páginas mediante la utilización de tinta líquida contenida en depósitos especiales de los que sale en forma de pequeñas gotas. Poseen muy buena calidad. Impresora láser, que también imprimen una página de una sola vez, pero empleando una lámpara de luz intensa o lámpara láser. La pantalla, también denominada monitor o display, es un dispositivo constituido por un tubo de rayos catódicos, como si se tratara de un televisor casero. La representación de la información se lleva a cabo mediante un conjunto de puntos luminosos que reciben el nombre de pixeles. Existen muchos tipos de pantallas, dependiendo del número de pixels y colores que pueden representar. El trazador gráfico de plotter es capaz de representar caracteres y dibujos. Las señales procedentes de la UCP del ordenado controlan un lápiz especial con el fin de poder dibujar colores diferentes.

11 Estructura lógica de un ordenador En la figura se muestra un esquema denominado estructura lógica del ordenador. Está formado por todos los elementos estudiados a lo largo de esta Unidad y sus respectivas funciones. En el esquema existen dos tipos de líneas de flujo: unas representan el camino recorrido por los datos y las instrucciones que los manejan; las otras se refieren al camino de las señales o comandos para gobernar el conjunto. Las primeras son las líneas contiguas; las segundas están representadas por las líneas de trazo discontinuo. La línea bus Cada uno de los componentes físicos encargado de una determinada tarea dentro del ordenador se denomina módulo. Por ejemplo, el chip de la memoria y el chip del microprocesador son ejemplos de módulos. La ventaja de utilizar módulos es que éstos se pueden interconectar entre sí de una forma sencilla mediante líneas bus o simplemente bus. Un bus interconecta distintos dispositivos dentro de un sistema o bien los distintos componentes dentro de un dispositivo, por medio de un conjunto de líneas eléctricas paralelas. La figura muestra la interconexión de la memoria con el procesador, a través de un bus. Por un bus circulan realmente varios bits al mismo tiempo, es decir, es una forma de enviar datos en paralelo. Por ejemplo, en una única operación se pueden

12 transmitir de forma simultánea por el bus todos los bits que componen una palabra: un bit por cada una delas líneas que componen el bus. Por ejemplo, en un ordenador con palabras de 16 bits existen buses para conectar el procesador con la memoria principal, que están formadas por 16 líneas, de manera que, en un instante determinado, se pueden transferir entre ambos dispositivos una palabra completas de 16 bits. El reloj del sistema La velocidad a la que el procesador realiza las operaciones viene determinada por el reloj del sistema, Se trata de un reloj de cristal de cuarzo que oscila con un frecuencia de millones de veces por segundo. Está compuesto por un circuito integrado incorporado a la unidad de control. La velocidad del reloj se mide en Mega o Gigahertzios. MHz o Ghz, es decir, millones de ciclos por segundos. Entonces, un procesador de 2 GHz será dos veces más rápido que otro de 1 GHz. Los antiguos ordenadores personales tenían una frecuencia de reloj de 300 MHz. Los modernos microprocesadores poseen una frecuencia de reloj de hasta 3 GHz. aproximadamente.