Fundamentos de Arquitectura y Componentes de Sistemas Informáticos

Conceptos Fundamentales de Sistemas Informáticos

Información en Sistemas Informáticos

Aplicado a los sistemas informáticos, la información es todo aquello capaz de ser manejado por el sistema: entradas, resultados y programas.

El Sistema Informático: Hardware y Software

Un sistema informático es un sistema de procesamiento de la información basado en ordenadores. Consta de dos subsistemas principales:

Subsistema Físico (Hardware)

Conjunto de elementos físicos (dispositivos electrónicos y electromecánicos, circuitos, cables, etc.) necesarios para el tratamiento de la información. Normalmente lo conocemos como hardware o soporte físico.

Subsistema Lógico (Software)

Conjunto de elementos lógicos necesarios para el control de los trabajos del usuario. Normalmente lo conocemos como software o soporte lógico.

Componentes Clave de un Ordenador

Memoria Central

Es donde van a estar almacenados los datos y las instrucciones.

Unidad Central de Procesamiento (CPU)

Es la parte que controla el funcionamiento del conjunto y donde se realizan las operaciones. Se divide en:

• Unidad de Control: Controla el proceso de ejecución.
• Unidad Aritmético-Lógica (UAL): Realiza las diferentes tareas que le manda la unidad de control.

Unidad de Entrada/Salida

Sirven para comunicar el sistema con los dispositivos periféricos.

Dispositivos Periféricos

Estos dispositivos son los que se encargan de tomar entradas del exterior y mostrar las salidas al usuario.

Buses de Comunicación

Son los canales a través de los cuales se comunican todos los bloques funcionales del ordenador.

Arquitectura Von Neumann

En la memoria del ordenador se almacenan simultáneamente datos e instrucciones. Se puede acceder a la información contenida en la memoria especificando la dirección donde se encuentra almacenada. La ejecución se realiza de forma secuencial, pasando de una instrucción a la que le sigue inmediatamente, a no ser que se modifique esta secuencia mediante una ruptura (salto).

La Memoria Informática

Definición de Memoria

Dispositivo capaz de almacenar información de forma que esta pueda ser accedida.

Clasificación de la Memoria

• Según tecnología de fabricación: Magnéticas, ópticas y de semiconductor.
• Según modo de acceso: Aleatorias y secuenciales.
• Según retención de la información: Volátiles y no volátiles.
• Según permanencia de la información: Estáticas y dinámicas.

Memoria RAM (Random Access Memory)

Son memorias de lectura-escritura de acceso aleatorio. La información que contienen este tipo de memorias desaparece al suspenderse el suministro de corriente eléctrica.

Tipos de Memoria RAM:

• SRAM (Static RAM): RAM estática. Son de acceso rápido. El funcionamiento de este tipo de memorias está regido por una señal de reloj que las sincronice. Suelen utilizarse para memorias caché.
• DRAM (Dynamic RAM): RAM dinámicas. Necesitan refrescar los datos cada cierto tiempo. Son más lentas que las memorias SRAM pero más económicas, por lo que se utilizan en las memorias principales.

Módulo DIMM (Dual In-line Memory Module)

Se presentan con 168 (SDR), 184 (DDR) o 240 (DDR2 y DDR3) contactos, con un ancho de 64 o 72 bits.

Jerarquía de Memoria

La jerarquía de memoria organiza los diferentes tipos de memoria según su velocidad y capacidad:

• Memoria Secundaria: Se utiliza para el almacenamiento masivo de datos. Es no volátil.
• Memoria Principal: Es volátil y de acceso rápido.
• Memoria Caché: Es volátil y de acceso ultrarrápido. Se basa en el principio de la localidad para acelerar el acceso al sistema de memoria. La memoria caché está dentro del encapsulado del procesador.

Ciclo de Instrucción de la CPU

El ciclo de instrucción describe los pasos que sigue la CPU para ejecutar una instrucción:

1. Fase de Búsqueda: Se lee de memoria la instrucción a ejecutar.
2. Fase de Direccionamiento: Se leen de memoria los operandos que sean necesarios para realizar la ejecución y se colocan en los correspondientes registros auxiliares.
3. Fase de Interrupción: Se comprueba si hay alguna interrupción pendiente que sea necesario servir.
4. Fase de Ejecución: Se ejecuta la instrucción.

Sistemas de Refrigeración en Informática

Para mantener la temperatura adecuada de los componentes:

• Disipadores: Se emplean cuando el calor generado no es muy alto. Presentan una superficie en contacto con el aire, lo que disipa el calor. Son de cobre o aluminio.
• Ventiladores: Se emplean cuando el calor es muy elevado. Los inconvenientes son que producen ruido y se degradan con el tiempo.

La Placa Base (Motherboard)

Su principal función es la de proporcionar un soporte adecuado para la conexión de la CPU con el resto de componentes del sistema. Es un elemento importante; de ella dependerá el rendimiento del sistema y las posibilidades de ampliación del mismo.

Partes de la Placa Base:

• Zócalo para inserción del procesador.
• Puertos de entrada/salida.
• Ranuras de memoria.
• Ranuras de expansión.
• Pila CMOS.