Arquitectura del ordenador: hardware, software y sistema operativo

Arquitectura del Ordenador: Hardware y Software

Componentes Físicos (Hardware)

El Hardware es la parte física del ordenador, compuesta por elementos microelectrónicos y mecánicos.

Placa Base (Motherboard)

La placa base es la parte fundamental para armar cualquier ordenador personal. En ella se instalan y conectan una serie de circuitos y componentes esenciales:

1. El circuito integrado auxiliar (Chipset).
2. Conexión para la Unidad Central de Procesamiento (CPU) o microprocesador.
3. Memoria de Acceso Aleatorio (RAM).
4. Ranuras de expansión y otros dispositivos de interconexión.

Microprocesador (CPU)

Es el circuito integrado central más complejo de un sistema informático, a menudo denominado el cerebro del ordenador.

Memoria Principal (RAM)

La Memoria Principal (RAM) es la memoria volátil de la computadora donde se almacenan temporalmente tanto los datos como los programas que la Unidad Central de Procesamiento (CPU) está ejecutando o va a procesar en un determinado momento.

Almacenamiento Secundario

Es el conjunto de dispositivos y soportes de almacenamiento de datos que conforman el subsistema de memoria de la computadora, junto con la memoria primaria o principal.

La memoria secundaria es un tipo de almacenamiento masivo y permanente (no volátil) con mayor capacidad para almacenar datos e información que la memoria primaria, que es volátil, aunque la memoria secundaria es de menor velocidad.

Dispositivos de Entrada y Salida (Periféricos)

Se considera periférico al conjunto de dispositivos que, sin pertenecer al núcleo fundamental de la computadora (formado por la CPU y la memoria central), permiten realizar operaciones de entrada/salida (E/S) complementarias al proceso de datos que realiza la CPU.

• Periféricos de Entrada: Teclado, ratón, panel táctil, micrófono, escáner y cámara digital.
• Periféricos de Salida: Monitor, impresora, altavoz o parlante, y auriculares.
• Periféricos de Entrada/Salida: Pantalla táctil o multitáctil, impresora multifunción y casco virtual.

Buses de Comunicación

Los Buses Principales y Buses Secundarios son los canales mediante los cuales se comunican entre sí los componentes de un ordenador.

• El Bus Principal comunica el microprocesador con la memoria principal.
• Los Buses Secundarios son internos o externos, como USB o FireWire.

Ranuras de Expansión y Puertos

La ranura de expansión es un elemento de la placa base que permite conectar una tarjeta de expansión o tarjeta adicional, la cual puede realizar funciones de control de dispositivos periféricos adicionales.

Evaluación de Prestaciones

La capacidad de procesamiento de un equipo se evalúa principalmente por la capacidad del procesador y la memoria RAM.

Componentes Lógicos (Software)

El Software es el equipo lógico o soporte lógico de un sistema informático. Comprende el conjunto de componentes lógicos necesarios que hacen posible la realización de tareas específicas, en contraposición a los componentes físicos (hardware).

La BIOS

La BIOS (Basic Input/Output System) es un firmware que gestiona la secuencia de arranque de un equipo informático. Está instalado dentro de la computadora personal (PC).

Concepto del Sistema Operativo (SO)

El Sistema Operativo es un conjunto de programas especialmente diseñados para la ejecución de varias tareas. Sirve de intermediario entre el usuario y la computadora. Provee rutinas básicas para controlar los distintos dispositivos del equipo y permite administrar, escalar y realizar la interacción de tareas.

Ejemplos de Sistemas Operativos

• Microsoft: Evolucionó desde MS-DOS hasta Windows. IBM lo adoptó en 1985, convirtiéndose en la base de los PCs.
• MacOS: Creado por Steve Jobs en 1984. Fue uno de los primeros sistemas en utilizar la interfaz gráfica de ventanas, iconos y menús.
• Linux: Linus Torvalds creó el núcleo (kernel) en 1991. Se distribuye comúnmente bajo la licencia GNU (GNU/Linux), con distribuciones populares como Ubuntu y Lliurex.

Núcleo (Kernel)

El Núcleo (Kernel en inglés) es el componente central del sistema operativo, a veces asociado a la ejecución en tiempo real. Sus funciones principales son:

1. Intercambio entre programas.
2. Control y programación de los dispositivos de hardware.
3. Administración de memoria.
4. Administración de procesos.
5. Escalonamiento de tareas.
6. Comunicación entre procesos.
7. Procesamiento de excepciones y de interrupciones.

Administrador de Procesos

En este contexto, se habla de un proceso más que de un programa. Una porción de un programa es cargada en cada instante para su ejecución.

Escalonamiento o Scheduler

El escalonamiento define cómo se asigna el tiempo del procesador a los diferentes procesos:

1. Escalonamiento por Cooperación: Indica que una tarea que está siendo ejecutada actualmente dejará voluntariamente el procesador en algún momento.
2. Escalonamiento por Prioridades: Significa que una tarea corriente será interrumpida (desalojada) y el procesador se dedicará a otro proceso en estado de espera con mayor prioridad.

Sistema de Archivos

El Sistema de Archivos (o sistema de ficheros) es el encargado de administrar y facilitar el uso de las memorias periféricas, ya sean secundarias o terciarias. Sus principales funciones son la asignación de espacio en los archivos, la administración del espacio libre y el acceso a los datos resguardados.