Unidad 2: Taller de Cómputo. Estructura y Componentes de la Computadora UNIDAD DOS: INTRODUCCIÓN

Transcripción

1 UNIDAD DOS: INTRODUCCIÓN Una computadora es una máquina electrónica diseñada para manipular y procesar información de acuerdo a un conjunto de ordenes o programas. para que esto sea posible se requiere contar con equipo para introducir la información a la computadora, memoria para almacenar información, microprocesadores para procesar la información, dispositivos que permitan ver los resultados del procesamiento y los programas que contengan las instrucciones que permitan el funcionamiento del sistema de cómputo. En esta unidad se revisarán las partes que integran una computadora y un poco sobre el funcionamiento de los dispositivos, abarcando finalmente los programas que permiten que funcione, principalmente los Sistemas Operativos.

2 PRÁCTICA 1. Aprendizajes El alumno describirá la estructura de una computadora El alumnos Explicará que se entiende por hardware y software. El alumnos comprenderá el funcionamiento general de una computadora. Instrucciones El alumno leerá el documento de Arquitectura de computadoras y contestará las preguntas abiertas que están al final de la misma. ARQUITECTURA DE LAS COMPUTADORAS La arquitectura de las computadoras se refiere a la estructura física de sus componentes. Todos los componentes de una computadora al integrarse para procesar información conforman un Sistema de Cómputo. Los Sistemas de Cómputo constan de dos componentes: 1. Hardware. Parte física de la computadora, desde un alambre o chip hasta dispositivos como el ratón (mouse), tarjeta madre, tarjetas de video, tarjetas de sonido, modems, ploters, etc. En otras palabras es toda la parte que podemos tocar y sentir. 2. Software. Parte lógica o programas incluyendo Sistemas Operativos, Paquetes de Aplicación y los Lenguajes de Programación de la computadora desde el lenguaje máquina, lenguaje ensamblador, lenguaje de alto nivel (BASIC, PASCAL, FORTRAN), leguajes orientados a objetos (Lenguaje C), compiladores (transforman lenguaje de progama a código binario) y Traductores (traducen un programa).

3 Arquitectura Von Newmann La arquitectura de Von Newmann se refiere a la arquitectura de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos (a diferencia de la arquitectura de Harvad). Este término se respalda en el documento First Draft of Report on the EDVAC (1945), escrito por el matemático John Von Newmann, que propuso el concepto de programa almacenado. Las computadoras con arquitectura Von Newmann constan de cinco partes: La unidad aritmético-lógica o ALU, la unidad de control, la memoria, un dispositivo de entrada/salida y el bus del sistema que proporciona un medio de transporte de los datos entre las distinatas partes 1. Unidad Aritmético Lógica (ALU) Es la unidad incluida en la Unidad Central de Proceso (CPU) encargada de realizar operaciones aritméticas y lógicas sobre operandos que provienen de la memoria

4 principal y que pueden estar almacenados de forma temporal en algunos registros de la propia unidad. Físicamente, la ALU es parte de la altamente integrada lógica-electrónica del microprocesador principal de cualquier computadora. 2. Unidad de Control Es la unidad incluida en la Unidad Central de Proceso (CPU) encargada de leer las instrucciones máquina almacenadas en la memoria principal y de generar las señales de contro necesarias para controlar y coordinar el resto de las unidades funcionales de la computadora con el fin de ejecutar las instrucciones leídas. 3.Memoria Es el componente de una computadora donde se almacena información. La Memoria Principal (MP) son circuitos integrados capaces de almacenar información digital, a los que tiene acceso el microprocesador del equipo de computación. Existen dos tipos de estos dispositivos de memoria: a) Memoria tipo ROM (Read Only Memory) o Memoria de sólo lectura que almacena códigos de programa grabados en un chip al momento de la fabricación de la computadora (la programación del arranque) b) Memoria RAM (Random Access Memory) o Memoria de Acceso Aleatorio, almacena información que pueden ser escrita, modificada, borrada y que es volátil, ya que se pierde al momento de apagar la computadora. El microprocesador direcciona las localidades de la RAM para obtener códigos de programa y para colocar los resultados de instrucciones.

5 El bloque de RAM, la ROM y los discos de almacenamiento masivo de datos conforman el subsistema de memoria de una CPU. 4.Bus de datos Se refiere al conjunto de conductores eléctricos en forma de pistas metálicas impresas sobre la tarjeta madre de la computadora, por donde circulan las señales que corresponden a los datos binarios del lenguaje máquina con que opera el Microprocesador. La idea básica del bus introducido en el IBM PC en 1981 era tan buena y tan versátil que, durante años, experimentó pocos cambios. El primer cambio en el bus del PC original fue el incremento de la capacidad de ésta para transferir sólo 8 bit de datos a la vez. Cuando IBM introdujo la computadora IBM AT en 1984, el nuevo sistema incluía ranuras de expansión con más conectores para enviar 16 bits de datos a la vez; dos veces la información que el bus original. Este bus llamado ISA, que significa arquitectura estándar industrial, es el más frecuente y hoy en día aparece en la mayoría de las nuevas PC, aunque por lo general en combinación con otros tipos de ranuras de expansión. Posteriormente los fabricantes en los 90's fabricaron buses que transferían más bits de datos de una vez; de 8 a 16 y 32 bit. 5. Dispositivos de entrada / salida. Hay dos clases de buses: bus de datos y bus de direcciones. El bus de datos mueve los datos entre los dispositivos del hardware: de entrada como el teclado,

6 el escaner, el ratón, etc.; de salida como la impresora, el monitor o la tarjeta de sonido; y de almacenamiento como el disco duro, del disquete o la memoria flash. Estas transferencias que se dan a través del Bus de Datos que son gobernados por varios dispositivos y métodos, de los cuales el controlador de Interconexión de Componentes Periféricos (PCI) o Peripheral Component Interconnect es uno de los principales. El bus de direcciones, por otra parte, está vinculado al bloque de control de la CPU para tomar y colocar datos en el sub-sistema de Memoria durante la ejecuación de los procesos de cómputo. Funcionamiento de una computadora Una computadora con arquitectura siguientes pasos secuencialmente: Von Newman realiza o emula los 1. Enciende el ordenador y obtiene la siguiente instrucción desde la memoria en la dirección indicada por el contador de programa y la guarda en el registro de instrucción. 2. Aumenta el contador de programa en la longitud de la instrucción para apuntar a la siguiente. 3. Decodifica la instrucción mediante la Unidad de Control. Esta se encarga de coodinar el resto de componentes del ordenador para realizar una función determinada.

7 4. Se ejecuta la instrucción. Ésta puede cambiar el valor del contador del programa, permitiendo así operaciones repetitivas. El contador puede cambiar también cuando se cumpla una cierta condición aritmética, haciendo que la computadora pueda tomar decisiones, que pueden alcanzar cualquier grado de dificultad, mediante la aritmética y lógica anteriores. 5. Vuelve al paso dos. Hoy en día, la mayoría de las computadoras están basados en esta arquitectura, aunque puede incluir otros dispositivos adicionales (por ejemplo, para gestionar las interrupciones de dispositivos externos como ratón, teclado, etc). Con relación al funcionamiento de la computadora, el nombre de cada parte nos indica la fución que realiza. Así, la Unidad Central de Proceso (CPU) es la que

8 coordina el funcionamiento conjunto de las demás unidades y realiza los cálculos necesarios; por eso la podemos subdividir en una Unidad de Control (UC) y en una unidad de cálculo o Unidad Aritmético Lógica. La unidad de Memoria Principal (MP) se encarga de almacenar las instrucciones que realiza la Unidad de Control al ejecutar un programa y los datos que serán procesados. La Unidad de Entrada / Salida será la encargada de la comunicación con el exterior a través de los periféricos. Estos periféricos pueden ser: de entrada, como los teclados; de salida, como los tubos de rayos catódicos y de entrada y salida, como los discos magnéticos.