Arquitectura del ordenador: hardware, software y componentes básicos

El ordenador: concepto y estructura

Un ordenador es una máquina capaz de procesar información, es decir, de recibir datos de entrada, realizar operaciones con ellos y generar datos de salida. Está formado por:

• Hardware
  • 1.1 CPU
  • 1.2 Periféricos
    • 1.2.1 Placa madre
    • 1.2.2 Microprocesador
    • 1.2.3 Memorias (RAM, ROM, disco duro)
    • 1.3.1 Entrada
    • 1.3.2 Salida
    • 1.3.3 Mixtos
• Software
  • 2.1 Sistema operativo
  • 2.2 De aplicación (procesador de textos, hojas de cálculo, bancos de datos)

Hardware

El hardware son los componentes físicos del ordenador.

Software

El software son las instrucciones que permiten al hardware funcionar.

CPU

La CPU (Unidad Central de Proceso) ejecuta las instrucciones almacenadas en los programas. Está compuesta por:

• UC (Unidad de Control): controla los procesos que deben llevarse a cabo en el microprocesador.
• UAL (Unidad Aritmético-Lógica): realiza los cálculos necesarios.

Dispositivos de entrada y salida

Son el medio establecido para recibir datos de los periféricos y enviar resultados al resto de dispositivos.

Los componentes están conectados entre sí mediante buses, que son líneas que transportan señales digitales.

Tipos de dispositivos

1. Entrada
2. Almacenamiento: almacena información y el resultado del procesamiento de datos.
3. Procesamiento: procesa instrucciones, realiza cálculos y controla el flujo de información.
4. Salida

Placa base

La placa base es donde están conectados todos los elementos del ordenador.

Microprocesador

El microprocesador está integrado por millones de transistores que trabajan de forma coordinada para procesar las instrucciones y datos que recibe.

Los datos que determinan el rendimiento de un microprocesador son:

1. Frecuencia de reloj: determina el ritmo de trabajo, se mide en Hz (impulsos por segundo).
2. Número de bits que utiliza en las operaciones.

Elementos de la placa base

1. Chipset: conjunto de circuitos que:
   • Controla la transferencia de datos entre el microprocesador y la memoria.
   • Controla la tarjeta de expansión.
   • Gestiona los periféricos.
2. Memorias:
   • RAM: de lectura y escritura, almacena temporalmente los datos que se están ejecutando. No retiene la información sin energía eléctrica.
   • ROM: almacena datos que permiten al ordenador funcionar; su contenido no se borra al apagarse.
   • Caché: almacena datos que la CPU utiliza frecuentemente. Es más rápida que la RAM y puede ser de dos tipos: (1) la que está alojada en el propio microprocesador, o (2) la que se encuentra fuera de él.
   • CMOS RAM: almacena datos básicos de configuración del ordenador. Es volátil, por lo que para mantener los datos necesarios para el arranque del ordenador es preciso que siempre esté alimentada; para ello, en la placa base hay una pila que la alimenta.
   • ROM BIOS: comprueba el sistema y carga el sistema operativo desde el disco a la memoria para que tome el control del ordenador.

Unidades de almacenamiento

• Magnéticas: más de 500 GB.
• Ópticas: CD-ROM (700 MB), DVD (17 GB), Blu-ray (50 GB).

Buses

Los buses son los caminos por donde fluye la información. Existen tres clases:

1. De datos: transportan los datos que circulan por el ordenador.
2. De control: transmiten las instrucciones dadas por la CPU a los dispositivos.
3. De dirección: transportan las direcciones de la memoria en las que se pueden leer o escribir datos.

Conectores y puertos

• Serie: transmite bit a bit; se conecta al módem externo.
• Paralelo: mayor velocidad en la transmisión de datos; típico de impresoras y escáneres.
• USB: gran velocidad; USB 2.0 alcanza hasta 480 Mbps.

Tarjetas de expansión

Las tarjetas de expansión se conectan a la placa madre a través de una ranura de expansión y necesitan un software específico denominado controlador.

Sistema operativo

El sistema operativo es el software necesario para el funcionamiento del ordenador. Está formado por un conjunto de programas y funciones que gestionan el funcionamiento del hardware y sobre el que se apoya el resto del software, conformando un entorno de trabajo para el usuario.

Funciones

• Proporciona una interfaz entre el usuario y la máquina.
• Controla el funcionamiento de los dispositivos para que los usuarios puedan utilizarlos.
• Administra la instalación y ejecución de las aplicaciones del usuario.
• Gestiona el proceso de almacenamiento de la información.

Clasificación

• Monotarea / Multitarea
• Monousuario / Multiusuario
• Servidor / Cliente de red
• Libre / Propietario