ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DE LA COMPUTADORA

ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DE LA COMPUTADORA

ESTRUCTURA:

La estructura interna del computador mismo, que mostramos en su nivel más alto, consta de cuatro componentes principales: 

• Unidad de Procesamiento (CPU):, controla el funcionamiento del computador y lleva a cabo sus funciones de procesamiento de datos. Frecuentemente se le llama procesador.

• Memoria Principal (MP): almacena datos.

• Entrada/Salida (E/S): transfiere datos entre el computador y el entorno externo.

• Sistema de Interconexión: es un mecanismo que proporciona la comunicación entre la CPU, la memoria principal y la Entrada/Salida.

El componente más complejo es la CPU, sus principales componentes son: 

• Unidad de Control: controla el funcionamiento de la CPU y por tanto del computador.

coordina las acciones que se llevan a cabo en la UCP, como decodificar e interpretar información desde un componente a otro, entre otras tareas.

• Unidad Aritmético-Lógica: (ALU): lleva a cabo las funciones de procesamiento de datos del computador.

Realiza las operaciones aritméticas como adición, sustracción, división, multiplicación y las lógicas como mayor que, menor que, mayor o igual, menor o igual.

• Registros: proporcionan almacenamiento interno a la CPU.

• Interconexiones CPU: son mecanismos que proporcionan comunicación entre la unidad de control, la ALU y los registros.

Finalmente, hay varias aproximaciones para la implementación de la unidad de control; una de las aproximaciones más comunes es la implementación microprogramada. Básicamente, una unidad de control microprogramada actúa ejecutando microinstrucciones que definen la funcionalidad de la unidad de control.

La gran velocidad de operación es la más brillante característica de la computadora. La velocidad de un computador se mide, en nuestros días, en nanosegundos y picosegundos, equivalentes a una mil millonésima y una billonésima parte de un segundo respectivamente.

FUNCIONAMIENTO:

Las funciones básicas que un computador puede llevar a cabo, en términos generales son cuatro:

• Procesamiento de datos.

• Almacenamiento de datos.

• Transferencia de datos.

• Control.

*El computador, por supuesto, tiene que ser capaz de procesar datos.

*Los datos pueden adoptar una gran variedad de formas, y el rango de los requisitos de procesado es amplio.

*También es esencial, que un computador almacene datos.

             -Incluso si el computador esta procesando datos al vuelo (es decir, los datos se introducen, se procesan, y los resultados se obtienen inmediatamente),

*el computador tiene que guardar temporalmente al menos aquellos datos con los que está trabajando en un momento dado.

 *Con igual importancia el computador lleva a cabo una función de almacenamiento a corto y largo plazo.

 *El computador almacena ficheros de datos para que se recuperen y actualicen en un futuro.

*El computador tiene que ser capaz de transferir datos en él mismo y el mundo

exterior.

*Cuando se reciben o se llevan datos a un dispositivo que está directamente conectado con el computador, el proceso se conoce como entrada-salida (E/S), y este dispositivo recibe el nombre de periférico.

* El proceso de transferir datos a largas distancias, desde o hacia un dispositivo remoto, recibe el nombre de comunicación de datos. 

*Finalmente, debe haber un control de estas funciones. Este control es ejercido por los entes que proporcionan al computador las instrucciones.

*Dentro del computador, una unidad de control gestiona los recursos del computador y dirige las prestaciones de sus partes funcionales en respuesta a estas instrucciones.

COMPONENTES:

Software:

Del ingles "soft" blando y "ware" artículos, se refiere al conjunto de instrucciones (programa) que indican a la electrónica de la maquina que modifique su estado, para llevar a cabo un proceso de datos; éste se encuentra almacenado previamente en memoria junto con los datos.

El software es un ingrediente indispensable para el funcionamiento del computador. Está formado por una serie de instrucciones y datos, que permiten aprovechar todos los recursos que el computador tiene, de manera que pueda resolver gran cantidad de problemas. Un computador en si, es sólo un conglomerado de componentes electrónicos; el software le da vida al computador, haciendo que sus componentes funcionen de forma ordenada.

El software es un conjunto de instrucciones detalladas que controlan la operación de un sistema computacional.

Hardware:

Del ingles "hard" duro y "ware" artículos, hace referencia a los medios físicos (equipamiento material) que permiten llevar a cabo un proceso de datos, conforme lo ordenan las instrucciones de un cierto programa, previamente memorizado en un computador.

Conjunto de dispositivos físicos que forman un computador. El equipo que debe permitir a un usuario hacer trabajos (escribir textos, sacar cuentas), escuchar música, navegar en Internet, hacer llamadas telefónicas, ver películas, etc.

 En el hardware encontramos la memoria del computador, los circuitos que se encuentran dentro del gabinete, la disquetera, el teclado, la impresora, el monitor, el mouse.

Dispositivos De Entrada:

En esta se encuentran:

·         Teclado

·         Mouse o Ratón

·         Escáner o digitalizador de imágenes

El Teclado

Es un dispositivo periférico de entrada, que convierte la acción mecánica de pulsar una serie de pulsos eléctricos codificados que permiten identificarla. Las teclas que lo constituyen sirven para entrar caracteres alfanuméricos y comandos a una computadora.

En un teclado se puede distinguir a cuatro subconjuntos de teclas:

·         Teclado alfanumérico: con las teclas dispuestas como en una maquina de escribir.

·         Teclado numérico: (ubicado a la derecha del anterior) con teclas dispuestas como en una calculadora.

·         Teclado de funciones: (desde F1 hasta F12) son teclas cuya función depende del programa en ejecución.

·         Teclado de cursor: para ir con el cursor de un lugar a otro en un texto. El cursor se mueve según el sentido de las flechas de las teclas, ir al comienzo de un párrafo (" HOME "), avanzar / retroceder una pagina ("PAGE UP/PAGE DOWN "), eliminar caracteres ("delete"), etc.

El Mouse O Ratón:

El ratón o Mouse informático es un dispositivo señalador o de entrada, recibe esta denominación por su apariencia.

Para poder indicar la trayectoria que recorrió, a medida que se desplaza, el Mouse debe enviar al computador señales eléctricas binarias que permitan reconstruir su trayectoria, con el fin que la misma sea repetida por una flecha en el monitor. Para ello el Mouse debe realizar dos funciones:

Ratones mecánicos: Estos constan de una bola situada en su parte inferior. La bola, al moverse el ratón, roza unos contactos en forma de rueda que indican el movimiento del cursor en la pantalla del sistema informático.

Ratones ópticos: Estos tienen un pequeño haz de luz láser en lugar de la bola rodante de los mecánicos. Un censor óptico situado dentro del cuerpo del ratón detecta el movimiento del reflejo al mover el ratón sobre el espejo e indica la posición del cursor en la pantalla de la computadora.

El Escáner O Digitalizador De Imágenes:

Son periféricos diseñados para registrar caracteres escritos, o gráficos en forma de fotografías o dibujos, impresos en una hoja de papel facilitando su introducción la computadora convirtiéndolos en información binaria comprensible para ésta.

colores; si son 16 bits, 2 elevado a 16 = 65.536 colores; si son 24 bits, 2 elevado a 24 = 16.777216 colores, una imagen a 24 bits de color" es una imagen en la cual cada punto puede tener hasta 16,7 millones de colores distintos; esta cantidad de colores se considera suficiente para casi todos los usos normales de una imagen, por lo que se le suele denominar color real.

Dispositivos De Almacenamiento:

En esta se encuentran:

·         Disco Duro

Disco Duro

Este esta compuestos por varios platos, es decir, varios discos de material magnético montados sobre un eje central sobre el que se mueven. Para leer y escribir datos en estos platos se usan las cabezas de lectura / escritura que mediante un proceso electromagnético codifican / decodifican la información que han de leer o escribir. Se emplean para almacenar datos.

Dispositivos De Salida en esta se encuentran:

·         Impresoras

·         Monitor

Las Impresoras

Esta es la que permite obtener en un soporte de papel una ¨hardcopy¨: copia visualizable, perdurable y transportable de la información procesada por un computador.

Las primeras impresoras nacieron muchos años antes que el PC e incluso antes que los monitores, siendo durante años el método más usual para presentar los resultados de los cálculos en aquellos primitivos ordenadores, todo un avance respecto a las tarjetas y cintas perforadas que se usaban hasta entonces.

La velocidad de una impresora se suele medir con dos parámetros:

·         Ppm : páginas por minuto que es capaz de imprimir;

·         Cps: caracteres (letras) por segundo que es capaz de imprimir

·         Ppp: puntos por pulgada (cuadrada) que imprime una impresora

·         Tipo De Impresoras

·         Impacto por matriz de aguja o punto

·         Chorro o inyección de tinta

·         Láser

El Monitor

Evidentemente, es la pantalla en la que se ve la información suministrada por el ordenador. En el caso más habitual se trata de un aparato basado en un tubo de rayos catódicos (CRT) como el de los televisores, mientras que en los portátiles es una pantalla plana de cristal líquido (LCD).

La resolución se define como el número de puntos que puede representar el monitor por pantalla, en horizontal x vertical. Así, un monitor cuya resolución máxima sea de 1024x768 puntos puede representar hasta 768 líneas horizontales de 1024 puntos cada una, probablemente además de otras resoluciones inferiores, como 640x480 u 800x600. Cuan mayor sea la resolución de un monitor, mejor será la calidad de la imagen en pantalla, y mayor será la calidad (y por consiguiente el precio) del monitor.

MODELO DE PROGRAMACION DEL COMPUTADOR

ELEMENTOS DE ALMACENAMIENTO

REGISTROS GENERALES: Los registros del procesador se emplean para controlar instrucciones en ejecución, manejar direccionamiento de memoria y proporcionar capacidad aritmética. Los registros son espacios físicos dentro del microprocesador con capacidad de 4 bits hasta 64 bits dependiendo del microprocesador que se emplee

PC: El PC proporciona la dirección de la memoria de programa y su longitud puede oscilar entre 9 y 11 bits, según la capacidad de la misma.

SP: es una lista ordenada o estructura de datos en la que el modo de acceso a sus elementos es de tipo LIFO (último en entrar, primero en salir) que permite almacenar y recuperar datos.

SR: es un registro especial, en el que 9 de los 16 bits actúan como semáforos, indicando el estado del procesador y del resultado de operaciones, cada bits individual puede estar activo (1) o inactivo (0).

RAM: son las siglas de random access memory, un tipo de memoria de ordenador a la que se puede acceder aleatoriamente; es decir, se puede acceder a cualquier byte de memoria sin acceder a los bytes precedentes. La memoria RAM es el tipo de memoria más común en ordenadores y otros dispositivos como impresoras.

Hay dos tipos básicos de memoria RAM

·         RAM dinámica (DRAM)

·         RAM estática (SRAM)

La meoria RAM dinámica necesita actualizarse miles de veces por segundo, mientras que la memoria RAM estática no necesita actualizarse, por lo que es más rápida, aunque también más cara. Ambos tipos de memoria RAM son volátiles, es decir, que pierden su contenido cuando se apaga el equipo.

MAPA E/S:

JUEGOS DE INSTRUCCIONES: Son aquellas operaciones que puede realizar la máquina, unido a los modos de direccionamiento, que especifican cómo se identifican los elementos de almacenamiento que intervienen en las instrucciones.

SECUENCIA DE FUNCIONAMIENTO: Modo en que se ejecutan las instrucciones de máquina.

NIVELES DE EJECUCION

NIVEL DE USUARIO:

Este nivel es menos permisivo, algunas de las instrucciones de máquina se encuentran restringidas (entrada/salida, gestión de memoria), y sólo se tiene acceso a determinados registros.

El nivel de usuario sólo permite modificar los bits 0 a 5 del registro de estado, y el apuntador de la pila del usuario

NIVEL DE NUCLEO:

En este nivel no se tiene restricción en las instrucciones, los registros generales ni el registro de estado.

REGISTRO DE CONTROL Y ESTADO

Registros de control y estado Residen en la unidad de control, dependen de la arquitectura del computador. Los registros principales son:

•Estado: Información producida por alguna de las últimas instrucciones del programa

•Contador de programa (PC – Program Counter): Almacena la dirección de la siguiente instrucción

•Registro de instrucción (IR – Instruction Register): almacena la instrucción que se va a ejecutar

•Apuntador a la pila (SP – Stack Pointer): Maneja la pila en memoria principal

Existe un registro de estado especial conocido como FLAGS en el que 9 de los 16 bits actúan como semáforos indicando el estado del procesador y del resultado de determinadas operaciones.

Cada bit individual puede estar activo (1) o inactivo (0) y tiene un identificador terminado en flag