Arquitectura de Computadoras y Redes: Componentes y Funcionamiento

Arquitectura de Computadoras

Chipset

El chipset es un conjunto de chips situado en la placa base.

Microprocesador o CPU

El microprocesador, o CPU, es el componente más importante del ordenador; el auténtico cerebro. Se encarga 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:

• Unidad de Control: Encargada de dirigir todas las operaciones con las instrucciones dadas por los programas.
• Unidad Aritmético-Lógica: Realiza todas las operaciones, tanto aritméticas como lógicas.

Reloj y Velocidad del Ordenador

El generador de reloj es uno de los componentes más importantes, ya que está relacionado con la velocidad de trabajo del PC.

Memoria

La memoria es un componente esencial en los ordenadores. En un ordenador hay varias memorias con distintas funciones:

Memoria RAM

La memoria RAM (Random Access Memory) es un componente imprescindible para el ordenador. 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. Es una memoria de acceso aleatorio (la información no se distribuye en ella de forma secuencial).

Módulos de Memoria RAM

• SIMM
• DIMM
• DDR
• RIMM

Memoria Caché

Es un tipo de memoria RAM mucho más rápida que la convencional. Se sitúa entre el microprocesador y la memoria RAM, para acelerar la transferencia de información entre ellos.

Tipos de Memoria Caché

• Caché externa: Situada en la placa base.
• Caché interna: Situada en el interior del microprocesador.

Memoria Virtual

Utiliza parte del disco duro para simular memoria RAM y aumentar así la memoria total del ordenador.

Memoria ROM-BIOS

La BIOS (Basic Input Output System) es imprescindible para la puesta en funcionamiento del ordenador. Contiene instrucciones para realizar el chequeo inicial del equipo.

Memoria RAM CMOS

Cantidad de memoria incorporada en un chip de la placa base cuya función es almacenar parte de la configuración del sistema.

Dispositivos de Almacenamiento

Dispositivos Magnéticos

Guardan la información en superficies magnéticas. Antes de utilizarlos, han de ser formateados para que puedan recibir la información; esta operación divide el disco en pistas y sectores donde se almacenará la información.

Disco Flexible

Utilizado hasta la aparición de la memoria flash, era el soporte de almacenamiento que se utilizaba para transportar información de un ordenador a otro. Los más utilizados eran los discos de 3 1/2, aunque existían otros como los discos ZIP.

Estructura de un Disco Magnético

La estructura física de los discos magnéticos es similar en todos ellos, con algunas pequeñas diferencias.

• Caras: Superficies superior e inferior de cada disco.
• Pista: Son los círculos concéntricos en que se divide cada cara del disco.
• Sectores: Son las 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 de cilindros para designar a los distintos conjuntos de pistas situadas en la misma posición de cada disco.

Dispositivos Ópticos

La aparición de los discos ópticos (CD-ROM y DVD) supuso una enorme evolución en los sistemas de almacenamiento. Todos estos discos utilizan tecnología óptica (láser).

CD-ROM

La información de un CD-ROM está almacenada en una sola cara, siguiendo una pista única en forma de espiral que comienza en el centro del disco y termina en el borde exterior; esta se divide en sectores. La superficie es de aluminio reflectante y está recubierta de un material plástico que la protege, alternando zonas lisas y muescas que representan los distintos valores binarios (1, 0).

CD Grabables y Regrabables

Permiten grabar, en discos vírgenes, la información deseada. En los discos grabables, la información se graba de forma permanente y solo podrá leerse, nunca modificarse. A los discos grabables se les denomina discos WORM.

DVD-ROM

Semejantes a los CD-ROM, pero su capacidad es muchísimo mayor. Esta capacidad se consigue aumentando la densidad de escritura, aprovechando las dos caras del disco y utilizando un láser distinto.

DVD Grabables y Regrabables

Al igual que ocurrió con los CD-ROM, han evolucionado. DVD-R: una sola grabación. DVD-RW: grabaciones múltiples. DVD+R: un solo uso, similar al DVD-R con más compatibilidad. DVD+RW: regrabables similares a los DVD-RW, pueden ser de capa simple o doble capa.

HD DVD y Blu-ray

Con una capacidad de almacenamiento superior, están concebidos para almacenar vídeos de alta definición y datos.

Dispositivos Magneto-Ópticos

Permiten almacenar una gran cantidad de información, que además puede ser modificada y borrada. Su superficie está constituida por una aleación de metal cristalino sobre una superficie de aluminio. A la hora de grabar o modificar, el láser calienta una pequeña porción de la superficie de la aleación, liberando a los cristales lo suficiente para permitirles el movimiento. La lectura se realiza del mismo modo que en un disco óptico; los cristales hacen que el rayo de luz se refleje o no en la dirección determinada para que lo detecte un sensor y pueda convertirse en información digital.

Dispositivos de una Red

Redes

• PAN (Personal Area Network)
• LAN (Local Area Network): Atiende un área determinada (todos los ordenadores conectados entre sí).
• MAN (Metropolitan Area Network): Red de una ciudad (acceso a una localidad).
• WAN (Wide Area Network): Grandes compañías, da servicio a países completos.

Topología de una Red

Una red local puede instalarse de varias maneras distintas, determinadas por sus características.

Red en Anillo

Se trata de una red cerrada, en la que todos los ordenadores están conectados a ella. La información circula en un sentido, por el anillo, y cada ordenador analiza si es el destinatario.

Red en Estrella

Los ordenadores no están unidos directamente entre ellos, sino que lo hacen a través de un dispositivo específico. Es una red muy estable y segura, con una velocidad de transmisión alta.

• Hub: Dispositivo al que llegan todos los cables de red, uno por cada ordenador y por cada dispositivo.
• Switch: Igual que el hub, actúa de puente entre todos los dispositivos de la red y es capaz de identificar cada ordenador o dispositivo conectado, pero no envía la información a todos ellos, solo al destinatario.

Cableado de una Red Local

• Cableado coaxial: Formado por un hilo conductor central, protegido de corrientes eléctricas externas por una malla de cobre. Es económico y puede alcanzar una velocidad media.
• Cableado UTP: Constituido por cuatro pares de hilos dentro de una misma camisa. Cada par de hilos está trenzado para evitar la interferencia eléctrica de los otros pares. Es económico y ofrece buena velocidad.
• Cable de fibra óptica: Envía pulsos de luz a través de pequeñas fibras de vidrio, a las que no afectan las corrientes eléctricas externas.

Redes Inalámbricas

• Wi-Fi: Se conectan sin las limitaciones que impone un cable; sus datos se transmiten por el aire, lo que proporciona gran libertad de movimientos.
• Bluetooth (PAN)

Redes Privadas Virtuales (VPN)

Tipo de redes especiales que utilizan la infraestructura de una red externa, agregando una serie de medidas de seguridad entre los ordenadores conectados, de modo que su comunicación sea privada.

Conexión a través de Línea Telefónica

• Módems: Permiten enviar o recibir información a través de una línea telefónica convencional RTC.
• Tarjetas RDSI: Destacan por su velocidad de transmisión y el hecho de que la información que viaja es digital, no analógica.
• Módems ADSL: Supusieron una revolución en cuanto a la conexión a Internet. Esta tecnología permite el uso del hilo de cobre de una línea telefónica para la transmisión de datos de alta velocidad.
• Router: Permite unir ordenadores, como si fuera un hub o switch. Un router es capaz de buscar el camino para poner en contacto ordenadores que se quieran conectar.