UNIDAD DE SALIDA UNIDAD CENTRAL PROCESAMIENTO UNIDAD DE. ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Esquema de la estructura básica de una computadora

Transcripción

1 Hardware y software 1 Los componentes físicos de una computadora se agrupan bajo la denominación de hardware. La palabra hardware es un término inglés cuyo significado es ferretería, conjunto de accesorios metálicos. Por extensión se emplea la palabra hardware para englobar a todas las partes mecánicas y electrónicas que constituyen una computadora como los dispositivos externos, los circuitos, las teclas del teclado, etc. Es decir, todos aquellos elementos que se pueden ver y tocar. El conjunto de todos los elementos lógicos recibe el nombre de software. El término software proviene del inglés soft que significa flexible, maleable y ware conjunto de elementos. Corresponde a la parte intangible o lógica de la computadora, es decir los programas que rigen su funcionamiento. Entonces, una computadora es un sistema compuesto por El software puede interpretarse como una estructura de capas que se apoya en el hardware y que abre el camino hacia el usuario. los elementos del hardware que funcionan y se organizan mediante una serie de instrucciones precisas que son provistas por el software. Constituye una máquina de propósito general -puede realizar una gran variedad de tareas- que opera con gran velocidad y precisión. Estructura funcional de la computadora Con el fin de simplificar el estudio del funcionamiento de una computadora se presentan algunos de sus componentes físicos básicos, organizándolos en torno a la función que desempeñan, consideramos entonces: Unidad Central de Procesamiento Unidades de Entrada Unidades de Salida Unidades de Almacenamiento masivo o secundario Las últimas tres reciben el nombre de unidades periféricas o simplemente periféricos. UNIDAD ENTRADA UNIDAD CENTRAL PROCESAMIENTO UNIDAD SALIDA UNIDAD ALMACENAMIENTO SECUNDARIO Esquema de la estructura básica de una computadora Sintéticamente se puede decir que el funcionamiento de la computadora se basa en la captura de los datos a procesar por medio de alguna Unidad de Entrada, su almacenamiento en la Unidad Central de Procesamiento, la ejecución de un programa que transforma esos datos de entrada en resultados y la comunicación de los mismos al exterior por medio de una Unidad de Salida. 1 Adaptación del capítulo 2 del libro Informática, Silvina Caraballo, Rosa Cicala, Bibiana Díaz y Wilson Santurio, Editorial Santillana (1998). Material utilizado para la materia Taller de Utilitarios 1

2 Tanto la obtención de los datos como la emisión de información pueden gestionarse a partir de una Unidad de Almacenamiento Secundario. Unidad Central de Procesamiento La Unidad Central de Procesamiento también llamada CPU -Central Processing Unit se encarga de administrar el sistema. Esta tarea la realiza a partir del análisis de cada una de las instrucciones del programa residente en la Memoria Central en el momento preciso de su ejecución. La CPU dispone la realización de cada tarea, seleccionando el componente de la computadora que se halla involucrado. En las computadoras personales la Unidad Central de Procesamiento es un conjunto de circuitos electrónicos integrados en una diminuta pastilla de silicio o chip llamado microprocesador. Físicamente el microprocesador se encuentra en la placa madre, como se muestra gráficamente en la página anterior. Básicamente la CPU está formada por la Unidad de Control, la Memoria Central y la Unidad Aritmético Lógica. La Unidad de Control tiene como función regular la ejecución de las instrucciones, controlar el acceso del procesador a la memoria principal, sincronizar las operaciones que ejecuta el procesador, enviar y recibir señales de control desde los periféricos. La Memoria Central o Principal almacena los datos y el programa activo que se necesita para realizar un proceso. La memoria está constituida por celdas o compartimentos que se identifican y localizan por medio de un número llamado dirección. Toda la información que se halla en la memoria se encuentra codificada. La memoria está desarrollada a base de pastillas de silicio. Existen dos tipos de pastillas que se diferencian respecto a la permanencia y modo de almacenamiento de los datos. Esto hace que la memoria se distinga según su constitución en memoria RAM y memoria ROM. La memoria RAM (abreviatura de las palabras inglesas Random Access Memory Memoria de acceso aleatorio) recibe su nombre de la capacidad de poder localizar cualquier posición de memoria, ya sea para leer o grabar los datos. El almacenamiento de los datos se realiza en forma volátil permaneciendo o conservándose mientras se suministre energía eléctrica. En la RAM reside el programa que se halla en ejecución y los datos a procesar. Se trata de una sección de almacenamiento primario de uso general a la que tiene acceso el usuario. Existe otro tipo de memoria almacena en forma permanente programas básicos o microprogramas que se ocupan de funciones primarias, como por ejemplo arrancar el equipo. Diferencias entre la memoria principal y las memorias de almacenamiento secundaria RAM Volátil: requiere un suministro continuo de electricidad para mantener los datos en la memoria. RAM es el espacio de trabajo del usuario. Los datos y los programas están constantemente cambiando Memoria de almacenamientos secundaria No volátil: si se realizó la acción de grabado, los datos y los programas permanecen en el soporte después de que se interrumpe el suministro de energía. La información se graba en archivos. Sólo se modifica el archivo al regrabar con el mismo nombre. En líneas generales, cuando se ejecuta o se abre un archivo se una copia de los programas o datos, respectivamente, en la memoria RAM; sin Material utilizado para la materia Taller de Utilitarios 2

3 La capacidad de memoria está limitada La RAM es fija embargo en el soporte la información almacenada no se modifica. El suministro potencial de la memoria secundaria es infinito, sólo hay que añadir, según se vayan necesitando, discos, cintas, etc. Algunos soportes de almacenamiento secundario son transportables (disquetes, CD ROM, discos removibles, etc.) En la Unidad Aritmética Lógica (en inglés Aritmethic and Logic Unit ALU) se realizan los cálculos aritméticos (sumas, restas, multiplicaciones, divisiones) y operaciones lógicas (comparaciones) definidas en los programas. Dispositivos o unidades periféricas El tratamiento de los datos lo realiza la Unidad Central de Procesamiento, por lo tanto los datos y los programas deben poder introducirse en ella, a la vez que los resultados del proceso deben transferirse para su presentación al exterior o su almacenamiento ulterior. Las unidades encargadas de estas operaciones se denominan unidades periféricas. Las unidades periféricas se clasifican en: Unidades de Entrada: permiten el ingreso datos y programas a la Unidad Central de Procesamiento para su tratamiento. Por ejemplo: teclado, mouse, scanner, etc. Unidades de Salida: distribuyen los datos provenientes de la Unidad Central de Procesamiento al exterior por medio de una unidad de representación visual o auditiva. Por ejemplo: monitor, impresora, etc. Unidades de Almacenamiento Masivo: tienen como función característica lograr el mantenimiento de la información en un soporte físico externo a la computadora. Según la orden que ejecuten en un momento determinado pueden realizar una operación de entrada (recuperar un archivo) o una de salida (grabar un archivo). Existen además dispositivos periféricos que permiten la entrada y la salida de datos, como por ejemplo el módem, cuyo nombre proviene de la contracción de las palabras MOdulador- Modulador. Es un dispositivo de transferencia de datos, es decir se utiliza para enviar y recibir datos. Para ello se utiliza la línea telefónica, por lo que los datos digitales de la computadora antes de transmitirse deben ser transformados (modulados) en señales analógicas audibles que son las empleadas en las comunicaciones telefónicas. Cuando se recibe información se demodulan las señales analógicas en digitales. La velocidad de transferencia de un módem se mide en bits por segundo (bps). Las capas del software 2 El hardware está situado en el corazón de cualquier sistema informático. Sobre el hardware se sitúan en capas los diferentes tipos e software que nos permiten a los usuarios realizar tareas útiles con el hardware. 2 Adapatación del capítulo 3 del libo Tecnología educativa de Bernard. J. Poole, Mc Graw Hill, España (1999) Material utilizado para la materia Taller de Utilitarios 3

4 Interfaz de usuario Aplicaciones Sistema operativo Hardware A menudo, un sistema operativo aparece representado como la parte más interna de las tres capas de software que hacen que el usuario pueda hacer uso de la computadora. El sistema operativo, compuesto de una serie de programas, está situado entre el hardware y el software de las aplicaciones. Ello hace posible que se pueda trabajar con las aplicaciones sin tener que preocuparse por cómo se llevan a cabo los procesos físicos derivados de la ejecución de los programas. La interfaz de usuario es el conjunto de programas que controlan la manera en que el sistema informático se ofrece al usuario, ya sea desde el vínculo usuario computadora (al escribir, presionar un botón del mouse, presionar un interruptor) como desde el vínculo computadora usuario (mostrar un texto en el monitor, emitir un mensaje de error, etc.) Unidades de almacenamiento masivo 3 La Memoria Central guarda los datos y programas en forma temporal, lo que hace necesario contar con elementos que permitan mantener esta información para su posterior empleo. Para almacenar los datos en forma permanente es necesario contar con un material llamado medio o soporte. Los medios o soportes más comunes son los diskettes, discos rígidos, etc. El dispositivo empleado para recuperar o almacenar los datos desde, o hacia, el soporte se llama unidad de disco o drive. Soportes de la información Los discos magnéticos son el soporte más común de almacenamiento de datos. Un disco es una lámina metálica o plástica con forma de corona circular recubierta por partículas magnetizables. 3 Adaptación del capítulo 2 del libro Informática, Silvina Caraballo, Rosa Cicala, Bibiana Díaz y Wilson Santurio, Editorial Santillana (1998). Material utilizado para la materia Taller de Utilitarios 4

5 El almacenamiento de los datos se produce a partir de cambios en la magnetización de la capa de partículas de ambas caras del disco. Son soportes reutilizables ya que los datos que se almacenan pueden borrarse y en su lugar grabar otros. El acceso a la información se hace en forma directa. Un disco presenta una serie de pistas concéntricas, divididas en sectores donde se alojan los datos. Una de las pistas, generalmente la cero de rápido acceso, se reserva para almacenar información relativa a los archivos y programas almacenados en el disco. Los discos magnéticos se dividen en discos flexibles (diskettes o floppy disks) y discos rígidos (discos duros o hard disks). Los discos flexibles corrientemente son plásticos y están protegidos con una funda rígida o semirígida del mismo material. Las computadoras, actualmente, se suministran con unidades de diskettes de alta densidad y en tamaño de 3 y 1/2 pulgadas. La mayoría de estas unidades disponen de mecanismos generalmente fotodetectores para determinar la capacidad de los discos que se introducen. El principio de funcionamiento de las unidades de diskettes es similar al de una cinta de audio. Según estén polarizadas las partículas férreas de su superficie se excitan unas cabezas que traducen la información en ceros y unos. Los discos rígidos son de aluminio recubiertos por óxido magnetizable. Se presentan como disco único o paquete de discos (diskpack) que contiene varios discos insertados en un eje central, en ese caso las pistas toman el nombre de cilindros. Las unidades para disco rígido pueden ser fijas o removibles. Las fijas son las más habituales y se instalan en el interior del gabinete. Su funcionamiento se basa en la rotación del disco a velocidad constante por la acción de un dispositivo de arrastre. La entrada de los datos y la salida de los resultados o información (lectura /escritura) se realiza mediante múltiples cabezas una para cada cara- montadas de a pares en brazos de acceso. Los discos ópticos (discos compactos, compact disks o CD) están elaborados en plástico recubierto por una película plástica transparente. Los datos se almacenan mediante marcas (pits) extremadamente pequeñas en la superficie bajo la capa transparente. Estos soportes pueden ser de sólo lectura tomando la denominación de CD-ROM o de lectura y grabación llamándose entonces discos ópticos regrabables (Magneto-Optical Disk Rewritable, CD-RW). Permiten acceder a los datos en forma directa. La unidad de disco óptico emplea un rayo láser para leer estas incisiones. La grabación de la información se realiza también mediante láser. Las cintas magnéticas, conocidas como tape backup, son cintas de plástico con una cubierta de material magnetizable, similares a cintas usadas en reproductores de audio, por lo que el acceso a los datos se hace en forma secuencial. Es el soporte utilizado en grandes centros de cómputos para realizar copias de seguridad. Pueden guardar hasta 7 gigabytes. Si bien su tecnología es muy segura no es tan veloz como la de los discos. Las unidades de lectura/escritura para cinta magnética basan su funcionamiento en un sistema de arrastre de cinta que es examinada por una cabeza lectora/grabadora. El DVD (Digital Versatile Disk) es un disco óptico láser del tamaño tradicional del CD pero cuya capacidad de almacenamiento es mucho mayor (4 a 8 Gigabytes). Es un soporte de última generación, actualmente se utiliza para audio y video de gran definición. Algunos opinan que reemplazará a las cintas de video y que pero también sustituirá al CD-ROM. Los fabricantes garantizan que las unidades de DVD permitirán siempre la reproducción de los CD. Material utilizado para la materia Taller de Utilitarios 5

6 Los discos de alta capacidad son cartuchos un poco más grandes que los diskettes con una capacidad de almacenamiento muy elevada, por eso son los soportes que se aconsejan especialmente para copias de seguridad. Los más difundidos son los Zip y Jaz. Pueden almacenar desde 110 megabyte hasta 1 gigabyte. Cada uno de estos discos trabaja con una diskettera especial, esto significa por ejemplo, que un disco del tipo Zip no puede leerse en una unidad de tipo Jaz. Capacidad de almacenamiento Si bien el usuario no opera directamente con bits y bytes, en el trabajo informático habitual se emplea terminología relacionada con estas palabras. Para hacer referencia a la capacidad de almacenamiento de un diskette, de un disco, de la memoria RAM, etc. se usan los términos Kb (Kilobyte), Mb (Megabyte), Gb (Gigabyte), Tb (Terabyte), etc. Unidad de medida Equivalencia 1 Kb (kilobyte) 2 10 bytes = 1024 bytes 1 Mb (Megabyte) 2 20 bytes = bytes 1 Gb (Gigabyte) 2 30 bytes 1 Tb (Terabyte) 2 40 bytes Cuando una persona va a comprar una computadora surgen inmediatamente las siguientes preguntas: Cuántos Mb de RAM? Disco de 1 Gb o 1,2 Gb? La placa de sonido de 16 bits? Para medir la memoria de una computadora se suelen utilizar las unidades Kilobyte y Megabyte. Para almacenar una carilla de texto a interlineado simple se necesitan aproximadamente 3000 bytes. La capacidad de los soportes de almacenamiento más comunes son: Soporte o medio Capacidad Disco o diskette de Mb Disco rígido >20 Gb Disco compacto u óptico 600 Mb Cintas magnéticas 7 Gb DVD 4-8 Gb Discos Jaz 100 Mb 1 Gb Discos Zip 100 Mb 1 Gb La capacidad de almacenamiento tanto primario como secundario se ha incrementado miles de veces en el transcurso de los años. Esto pone de manifiesto que la información suministrada en la tabla precedente sin duda perderá vigencia al tiempo que avanzan las posibilidades tecnológicas. A modo de ejemplo podemos señalar que el primer disco rígido para computadoras personales tenía apenas una capacidad de almacenamiento de 5 Mb. En menos de treinta años se multiplicó por mil la cantidad de datos que pueden guardarse en un disco. Material utilizado para la materia Taller de Utilitarios 6