Lectura Obligatoria (LO-I-002) Estructura Interna de una computadora

Transcripción

1 UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS CENTRO UNIVERSITARIO REGIONAL DEL LITORAL ATLÁNTICO CARRERA DE ADMINISTRACIÓN DE EMPRESAS COMPUTACIÓN I Lectura Obligatoria (LO-I-002) Estructura Interna de una computadora Preparado por: Ing. César Augusto Valladares La Ceiba, Atlántida, febrero 2010

2 Partes de la computadora: 1. Procesador 2. Memoria 3. Dispositivos de entrada y salida 4. Dispositivos de almacenamiento HARDWARE; ( parte dura de la computadora: monitor, teclado, etc.) es el conjunto de todos los elementos físicos y tangibles que constituyen la computadora. SOFTWARE; (parte blanda de la computadora: programa o aplicaciones, como por ejemplo, procesadores de texto, planillas de cálculo, juegos, etc.) El SISTEMA OPERATIVO, que es parte del SOFTWARE, controla y coordina el uso del HARDWARE por parte de las aplicaciones. PARTES QUE INTEGRAN EL HARDWARE: - C.P.U. - PERIFÉRICOS DE ENTRADA - PERIFÉRICOS DE SALIDA -PERIFÉRICOS DE ALMACENAMIENTO o ALIMENTACIÓN *Algunos autores consideran a éstos últimos periféricos como de ENTRADA/SALIDA.

3 Capacidad de almacenamiento de éstos periféricos. bit es la unidad más pequeña de información binaria. Un bit puede tomar el valor 0 ó 1 y cualquier estructura de información (texto, números, gráficos, etc.) puede ser representada por un conjunto de bits. Llamaremos byte a la unidad de información compuesta por 8 bits. Cuando se habla de periféricos de almacenamiento (memoria, discos duros, discos CD y DVD, memoria USB etc.), se expresa la capacidad de almacenamiento en bytes que es capaz de almacenar. Generalmente, los sistemas de almacenamiento son capaces de retener grandes cantidades de información, por lo que se introducen una serie de unidades para evitar manejar números muy grandes. Estas son: -Kilobyte (Kb); -Megabyte (Mb); -Gigabyte (Gb); -Terabyte (Tb); relacionados como sigue: 1 Kb = bytes 1 Mb = Kb = bytes 1 Gb = Mb = bytes 1 Tb = Gb = bytes Memorias USB. son medios de almacenamiento muy utilizados dada su popularidad, variadas capacidades y aceptable costo. Se trata, además, de unidades de almacenamiento portátiles que resultan de utilidad para trasladar información de una máquina a otra. DISCO DURO. El disco duro o rígido es uno de los principales periféricos de almacenamiento, y más comúnmente utilizados. Este no se encuentra visible sino que está contenido dentro de la CPU. La capacidad de estos discos variada, actualmente hay en el mercado hasta de 500 Gb. UNIDAD CENTRAL DE PROCESO (CPU). Se puede decir que la CPU dirige y supervisa la computadora, es decir, ejecuta operaciones aritméticas y lógicas con los datos. La CPU está compuesta por tres partes fundamentales:

4 UNIDAD de CONTROL (UC) UNIDAD ARITMÉTICO-LÓGICA (UAL) MEMORIA CENTRAL UNIDAD de CONTROL. La UC utiliza una señal generada por un reloj interno con el objeto de sincronizar el funcionamiento operativo de cada elemento. En resumen, la UC se encargará de las siguientes funciones: - Fijar si el sistema se encuentra en etapa de espera o ejecución de un programa. - Decodificar las instrucciones y enviarlas a la UAL, a los periféricos de entrada o a los periféricos de salida, según corresponda. - Verificar el tránsito de información entre los registros internos y la MEMORIA CENTRAL. - Llevar el control de cual es la instrucción que se está ejecutando, y cual la próxima instrucción a la espera de ser ejecutada. UNIDAD ARITMÉTICO-LÓGICA. Se encarga de ejecutar las operaciones matemáticas básica y lógicas que componen la instrucción. Las operaciones básicas son: "+" SUMAR "-" RESTAR *" MULTIPLICAR "/" DIVIDIR Las operaciones lógicas son: "No" LÓGICO "Y" LÓGICO "O" LÓGICO Así como las operaciones de comparación: > Mayor que < menor que

5 = Igual El conjunto formado por UC y la UAL se denomina PROCESADOR CENTRAL. El Procesador: Es el cerebro del PC. Se encarga de procesar las instrucciones y los datos con los que trabaja el computador. El procesador es el dispositivo más importante y el que más influye en su velocidad al analizar información. En una computadora personal, el procesador por lo general consiste en uno o mas microprocesadores, los cuales son piezas pequeñas de silicio u otro materia grabadas con muchos circuitos electrónicos diminutos. El microprocesador esta conectado a una tarjeta de circuitos que conectan al procesador con el resto del hardware, a ésta se le llama tarjeta madre. MEMORIA. Llamada también Memoria Principal o Memoria Central es el dispositivo que sirve para almacenar los programas que se quieren ejecutar y para almacenar los datos, los cálculos intermedios y los resultados con acceso directo de UC y UAL. Las características de la MEMORIA son: - Está construida con elementos totalmente electrónicos. - Se caracteriza por la velocidad de acceso que tiene el procesador a los datos que se encuentran contenidos en ella. La Memoria está dividida en dos partes, a saber: 1. La RAM ( Random Acces Memory ) 2. La Memoria ROM ( Read Only Memory ), Memoria RAM o memoria principal: (Random Access Memory) Es la memoria de acceso aleatorio, en la que se guardan instrucciones y datos de los programas para que la CPU puede acceder a ellos directamente a través del bus de datos externo de alta velocidad. Se encuentra totalmente disponible para los procesos realizados por el usuario. En ella se alojan temporalmente el sistema operativo, los programas y los datos para que puedan ser ejecutados por el procesador. Toda la información almacenada en la memoria RAM se perderá al momento de apagar la PC. Es por ello que se le llama memoria volátil y está

6 constituida con base en capacitores*. En nuestros días, los módulos de memoria RAM mas empleados son los DIMM s. también se usan los SIMM s * Un capacitor es un componente electrónico que almacena una señal eléctrica. Al formar un conjunto de 8 capacitores se crea un octeto o byte, lo que permite representar un carácter en código ASCII La Memoria ROM ( Read Only Memory ) Es la memoria solo para lectura. Es la parte del almacenamiento principal del computador que no pierde su contenido cuando se interrumpe la energía. Contiene programas esenciales del sistema que ni la computadora ni el usuario pueden borrar, como los que le permiten iniciar el funcionamiento cada vez que se enciende el computador. Al encender la PC, se leen las instrucciones que controlan el procedimiento de inicio, que se encuentran grabadas en el BIOS (Basic Input Output System), esto hace que la CPU verifique los dispositivos conectados a la computadora. Proceso de inicio de una computadora: 1 Al encender la computadora se muestra una pequeña lúz (led), generalmente de color verde 2 El procesador ejecuta el programa de arranque almacenado en la memoria ROM 3 Realiza el autodiagnóstico llamado POST (Power on Self Test); revisa si la memoria RAM, el teclado, las tarjetas de expansión, las unidades de memoria masiva y todos los dispositivos periféricos trabajan correctamente. 4 Por último, localiza el sistema operativo en el disco duro y carga los comandos de sistema a la memoria RAM 5 Queda lista para procesar la información. Memoria Caché Es una memoria intermedia que se encuentra localizada en la tarjeta principal. Los procesadores cuentan con su propia memoria caché y su función es agilizar la velocidad del proceso, debido a que las instrucciones y datos que se utilizan con mayor frecuencia, se toman en esta sección ultrarrápida, en lugar de ir por ellos a la RAM.

7 Dispositivos Periféricos Cada uno de los elementos internos de una computadora tiene funciones específicas muy bien definidas. No se les pueden pedir resultados para los que no han sido programados. Cuando surgen necesidades específicas, es necesario integrar un nuevo dispositivo a la computadora, ya sea externo o interno. Para extender estas nuevas funciones, es para lo que sirven las ranuras de expansión y los conectores, tales como puertos paralelos, seriales y actualmente los USB. Algunos de estos dispositivos periféricos son indispensables para el funcionamiento de la computadora; otros pueden ser necesarios, pero sólo de manera auxiliar. Los principales son: Gabinete En su interior guarda los componentes de la computadora. Además de la tarjeta principal y los circuitos, aloja a la fuente de poder, que convierte la corriente alterna en corriente continua. Existen básicamente dos modelos: de escritorio y tipo torre. El primero de ellos se usa más en el hogar y el segundo en las empresas y oficinas. Teclado Es el dispositivo más utilizado para comunicarse con la computadora. La mayoría incluye por lo menos 102 teclas, excepto los de las portátiles (Iaptops o notebooks), que suelen tener aproximadamente 89. Los más modernos pueden incluir botones o teclas para funciones especiales de Windows, para navegar en Internet o para el control de los dispositivos multimedios como el disco compacto (CD-ROM) o los DVD's. También los hay de formas "raras", que se adaptan a la posición natural de las manos al escribir, denominados ergonómicos. El teclado se divide básicamente en 5 secciones:

8 Sección alfanumérica Sección numérica Movimiento del cursor Corrección de texto Tabla de función La parte principal del teclado es similar a la de una máquina de escribir, pues incluye el alfabeto y los números en una configuración conocida como QWERTY, por la disposición de las letras de la segunda línea superior izquierda. Además existen otras teclas especiales como las de la primera línea, conocidas como teclas de funciones. Ratón Dispositivo de entrada que permite introducir información gráfica, como los textos ya escritos, figuras, ilustraciones, fotografías, videos, etc. Dispone de dos botones pulsadores con los que se envía la información. La operaciones que se realizan con el ratón son: Acción Señalar Pulsar Doble Pulsación Arrastrar Pulsar el botón secundario Efecto Colocar el apuntador o puntero sobre un objeto Seleccionar el objeto señalado Ejecutar la función del doble señalado Sostener presionado el botón principal sobre el objeto, para cambiar de lugar Despliega un menú contextual con funciones básicas de la aplicación con la que se está trabajando Escáner Descompone una imagen en un código binario en formato gráfico, mediante un procedimiento opto electrónico, que reconoce la computadora para integrar la imagen en el monitor, mediante Internet o en documentos impresos. Este dispositivo se ha popularizado, en virtud de que el desarollo de los procesadores se enfoca, principalmente, al proceso de multimedios. Monitor Se conecta al procesador mediante la tarjeta adaptadora de video. Dicha tarjeta convierte la información procedente de la CPU a un formato usado por el monitor. La imagen de la computadora se forma al sensibilizar gran cantidad de puntos de imagen, llamados pixeles. La calidad de los monitores se mide en función de la resolución (número de pixeles) que puedan desplegar: entre mayor sea el número de pixeles más nítida será la imagen.

9 Tipo VGA (Video Grafic Array) Matríz Gráfica de Video SVGA (Super VGA) UVGA (Ultra VGA) Resolución 640x480 pixeles 800x600 pixeles 1024 x 768 pixeles Impresora Ésta y el monitor son los dispositivos de salida más empleados. Transcribe en hojas de papel la información que está capturada en los archivos y que se puede ver en la pantalla. La calidad de impresión se mide en puntos por pulgada (dots per inch, dpi), y similarmente al caso de los monitores, también en las impresoras, entre más puntos por pulgada tenga, más clara será la imagen que reproduzcan. Módem Permite la comunicación a larga distancia entre dos computadoras, por medio de una línea telefónica. Es la puerta de entra- da a la globalidad informática. El modulador/demodulador es el primer paso para tener acceso a la inmensa cantidad de información que se genera en el mundo. La velocidad que soportan los módems, supera ya a los 56 kbps (kilobaudios* por segundo). Sin embargo, el factor que limita la transferencia de datos es la línea telefónica, ya que tú puedes contar con una computadora muy rápida, con un módem de 56 kbps y, aún así, tener una recepción lenta debido a lo sucio de la línea telefónica. *Debe considerarse que un baudio es la señal analógica correspondiente a un bit. Lector y grabador de CD's En la actualidad este dispositivo forma parte de los componentes estándar de una computadora, viene acompañado de la tarjeta digitalizadora de audio, audífonos y micrófono. Utiliza como medio, discos compactos. Dada la gran capacidad de almacenamiento de información (700MB de datos ó 80 minutos de música) que ofrece este formato de disco, se emplea para comercial izar los paquetes de aplicaciones de software, juegos, enciclopedias y, en general, todo lo relacionado con los multimedios. Los primeros dispositivos de este tipo realizaban exclusivamente la función de lectura de discos compactos, a finales del siglo XX se les incorporó la función de escribir en ellos, además, con el desarrollo de los discos "regrabables", entraron en desuso los discos flexibles y rígidos de 2.5. Reproductor DVD

10 El futuro inmediato es de los reproductores "periféricos y grabadores de discos de video digital (DVD). Estos, aunque son similares en apariencia y tamaño a los discos compactos, tienen mucho mayor capacidad de almacenamiento de información. El DVD, denominado también disco versátil digital, se utiliza para almacenar video y sonido digital, utilizando el protocolo de compresión MPEG-2. Se presenta en cuatro versiones con las características siguientes: DVD-5. DVD-9: DVD-10: DVD-18: una cara, una capa, capacidad de 4.7 GB. una cara, doble capa, capacidad de 8.5 GB. Doble cara, una capa, capacidad de 9.4 GB. Doble cara, doble capa, capacidad de 17 GB. Cuál es la estructura interna de una computadora? En el estudio de una computadora diferenciaremos cuatro bloques principales: - unidad central de proceso; - unidad de memoria; - controladores; - interfaces de entrada/salida. Además de estos cuatro bloques, la computadora tiene una serie de circuitos integrados que complementan y posibilitan el funcionamiento y el diálogo de toda la estructura hardware de la computadora. La unidad central de proceso de datos se compone de dos unidades principales: la unidad de control y la unidad aritmético-lógica. Esta unidad central es conocida comúnmente como CPU (Central Processing Unit). Está formada por circuitos electrónicos capaces de desarrollar las funciones de control y de cálculo aritmético y lógico. Todos estos circuitos se hallan siempre integrados en un solo microprocesador o una microcomputadora según cuál sea su estructura interna. Existen varias empresas que se dedican a fabricar procesadores, la principal y más conocida es Intel. A mucha distancia, le siguen Cyris, AMD, con procesadores para PC s, y

11 Motorola, que desarrolla los procesadores para las computadoras Macintosh. Siendo los mas populares los de Intel. Buses La CPU se comunica con todas las posiciones de memoria y todos los periféricos de la computadora a través de vías o canales formados por grupos de conductores llamado buses. Los buses más comúnmente presentes en las computadoras son: bus de datos; bus de direcciones; bus de control. Bus de datos (Data bus) En él viajan los datos de una parte a otra de la computadora. En este bus, los datos pueden ser de entrada o de salida con respecto a la CPU, memoria y controladores de entrada/salida. Es un trayecto bidireccional por el que fluyen los datos. Las primeras computadoras (8088) contaban con un bus de 8 bits; es decir, solo podían transmitir un carácter a la vez. En la actualidad, estos han mejorado de manera sustancial. Bus de direcciones (Address bus) Tiene la función de seleccionar o direccionar las distintas partes de la computadora. La CPU puede seleccionar mediante este bus una dirección de la memoria para posteriormente leer los datos que contiene, Este bus, con respecto a la CPU, siempre es un bus de salida. Bus de control (Control bus) En este bus viajan las señales de control de todo el sistema, Con respecto a la CPU este bus puede ser de entrada o de salida, ya que la CPU, además de controlar las unidades periféricas a la misma, puede recibir información del estado de una determinada unidad.

12 Todas las informaciones, bien sean datos, direcciones o control, viajan por los hilos de los buses en forma de ausencia o presencia de tensión sobre cada uno de ellos, por lo que la ausencia de tensión se representará por un 0 y la presencia de tensión por un 1. Toda información que viaja sobre un bus lo hace codificada en forma binaria. Otra forma de comunicación entre la CPU y los periféricos es mediante el multiplexor, que permite que dos o más periféricos se comuniquen con la CPU por el mismo canal y al mismo tiempo. Cuál es el funcionamiento de los buses? Un bus es una conexión entre la CPU y sus unidades externas de elaboración o de entrada/salida, por cuyo interior viajan las señales. Existen tres clases de buses: Bus de datos o data bus. En él viajan los datos de una parte a otra del sistema. En este bus los datos pueden ser de entrada o salida, con referencia a la CPU. Bus de direcciones o adress bus. En él viajan las direcciones, mediante las cuales la CPU selecciona una unidad periférica a la misma o una dirección de la memoria. Este bus es de salida con respecto a la CPU.

13 Bus de control o control bus. Bus donde viajan las señales de control a los distintos elementos del sistema. Con respecto a la CPU puede ser de entrada y salida. En los sistemas, no siempre se encuentran los buses separados y haciendo cada uno de ellos su propia función, sino que a veces el bus de datos y el de direcciones es común. En este caso, la CPU, mediante señales de control, indica si la información del bus pertenece a una dirección de selección de un circuito o corresponde a datos válidos para un proceso o elaboración posterior. La interconexión de los distintos circuitos que componen una computadora mediante los buses, ha significado un gran ahorro de tiempo para la CPU (que puede dedicarse a otras tareas) y una simplificación desde el punto de vista estructural. El bus se puede definir como el canal o vía a través del cual los componentes de una computadora se comunican entre si. Podemos comparar el bus a una autopista de ocho carriles o vías (bus de 8 hilos), donde cada vía es ocupada por un determinado usuario. Imaginemos que éstos deben recorrer el camino entre A y B. Al inicio del recorrido, el control A indica a cada usuario si debe ir al control B o debe quedarse. Por ejemplo, A indica a los usuarios 1, 3, 5 que no deben salir y da vía libre al resto. A la llegada, el control B revisa las personas que entran e inmediatamente deduce que las personas con los números 1, 3, 5 no han llegado, ya que cada persona ocupa su propio carril o vía. Sustituiremos ahora A y B por unidades de la computadora, por ejemplo, la memoria y la CPU. La CPU desea enviar una información a la memoria, y lo hace mediante el bus de datos. Coloca en el bus el byte que hay que enviar (suponiendo que el bus sea de 8 bits). Sea el byte: La CPU pondrá este byte en su salida y, una vez controlado, da vía libre para que viaje a través del bus hacia la memoria. El estado 1 significa que hay tensión en el hilo correspondiente del bus, y el estado O que no la hay. La información llegará a la memoria a través de los hilos del bus, a cada uno de los cuales corresponde un bit determinado.

14 1. Castellanos C, R; Ferreyra C, G. (2001). Informática II; Alfaomega Grupo Editor, Bogotá, Colombia. 2. Océano Grupo Editorial, (2002). Enciclopedia Didáctica de Computación. Barcelona, España.