Arquitectura de Computadoras: Hardware, Software y Componentes

Arquitectura de Computadoras

Se denomina hardware al conjunto de dispositivos físicos que integran el ordenador, y software al conjunto de instrucciones que dirigen a los distintos componentes del ordenador para que realicen las distintas tareas.

Arquitectura Básica

La arquitectura Von Neumann estableció los elementos mínimos que debería contener un sistema informático para considerarse como tal. Dichos elementos son los siguientes:

Unidad Central de Proceso (CPU)

Realiza las siguientes tareas:

• Traer a memoria RAM las instrucciones de los programas para ejecutarlos.
• Interpretar las instrucciones de los programas.
• Dirigir las instrucciones complejas en instrucciones más sencillas.

Memoria

Elemento que almacena la información que se está procesando. Dicho almacenamiento será temporal y volátil (el contenido de la memoria se perderá si se desconecta el suministro eléctrico).

Periféricos

Dispositivos que suministran los datos de entrada para ser procesados (periféricos de entrada) y que extraen información del sistema y muestran los resultados del procesamiento (periféricos de salida).

Dispositivos de Almacenamiento

Almacenan la información de forma permanente. Son dispositivos no volátiles (la información almacenada no desaparece aunque se desconecte el suministro eléctrico).

Buses

Canales que comunican e interconectan las distintas partes del sistema informático.

El Microprocesador

Encargado de realizar todas las operaciones de procesamiento de datos, además de controlar el funcionamiento de todos los dispositivos del ordenador.

Una CPU se compone de varias partes, que podrían resumirse en la unidad de control y la unidad aritmético-lógica, que realiza todas las operaciones, tanto las aritméticas como las lógicas.

Memoria RAM

Componente imprescindible para el ordenador. Su función consiste en tener preparadas las instrucciones y los datos para que la CPU pueda procesarlos, y en almacenar temporalmente el resultado de las operaciones realizadas por la CPU.

La memoria RAM permite leer y escribir información; además, es volátil, por lo que se pierde su contenido al apagar el ordenador.

Memoria Caché

Tipo de memoria RAM mucho más rápida que la convencional. Su misión es almacenar información; en este caso, la memoria caché dispondrá de las instrucciones o los datos.

Esta memoria está situada entre el microprocesador y la memoria RAM, para agilizar la transferencia de información entre ellos.

Existen dos tipos de memoria caché:

• Caché externa o de segundo nivel, situada en la placa base.
• Caché interna o de primer nivel, situada en el interior del microprocesador y más cara que la externa, motivo por el que su cantidad es menor.

Memoria Virtual

Todos los sistemas operativos utilizan parte del disco duro para simular memoria RAM y aumentar así la memoria total del ordenador. A esta memoria se la conoce como memoria virtual, aunque, dependiendo del sistema operativo, se la puede denominar con otro nombre (memoria de intercambio o swap en Linux).

La memoria virtual es mucho más lenta que la memoria RAM (puesto que está en el disco duro), por lo que interesa que el sistema la utilice poco. Si la cantidad de memoria RAM del ordenador es elevada, el sistema operativo utilizará poco la memoria virtual.

Memoria ROM-BIOS

Memoria de solo lectura (no se puede escribir en ella). Contiene información grabada por el fabricante, que no desaparece al desconectar el ordenador.

La BIOS es imprescindible para la puesta en funcionamiento del ordenador, ya que contiene instrucciones para realizar el chequeo inicial del equipo, además de datos técnicos de los componentes más elementales conectados en el sistema. La información obtenida se compara con la almacenada en la memoria CMOS. Si el intercambio es correcto, comenzará a cargarse el sistema operativo.

Memoria RAM CMOS

Almacena parte de la configuración del sistema: información del reloj y datos de configuración de los periféricos no controlados ni chequeados por la BIOS.

Al tratarse de una memoria RAM, y puesto que contiene información que no debe eliminarse al apagar el ordenador, la memoria CMOS está alimentada constantemente por una pila o batería.

Dispositivos de Entrada

• Ratón
• Teclado
• Lectores de códigos de barras
• Escáner
• Joystick
• Tabletas digitalizadoras
• Lectores de bandas magnéticas
• Pantallas táctiles
• Tablet PC
• Cámaras digitales
• Micrófono

Dispositivos de Salida

• Monitores convencionales
• Pantallas planas de cristal líquido
• Pantallas planas TFT
• Monitores de plasma

Impresoras

• Impresoras de margarita o matriciales
• Impresoras térmicas
• Impresoras láser
• Impresoras de chorro de tinta

Discos Magnéticos

Guardan la información en superficies de naturaleza magnética. Antes de poder utilizar un disco magnético, este ha de ser formateado para que pueda recibir la información: esta operación divide el disco en pistas y sectores en los que se almacenará la información.

El representante más importante de los discos magnéticos es el disco duro.

Estructura de un Disco Magnético

• Caras: Superficies superior e inferior de cada disco.
• Pistas: Círculos concéntricos en que se divide cada cara del disco.
• Sectores: Divisiones que se hacen en cada pista; todos los sectores de un mismo disco tienen la misma capacidad.
• Cilindros: En el caso de discos duros, y puesto que estos tienen varios discos, aparece el concepto cilindros para designar a los distintos conjuntos de pistas situadas en la misma posición de cada disco.