Fundamentos de la Arquitectura de Computadoras y Componentes Esenciales

Codificación de la Información

Los caracteres alfanuméricos (letras, números, símbolos, etc.) se representan mediante una tabla de conversión. Las más comunes son la tabla ASCII, ASCII Extendida y la codificación Unicode.

Hardware

Conjunto de los componentes que integran la parte material de una computadora (Definición de la RAE).

Arquitectura General

• Componentes principales: CPU, Memoria, Placa base.
• Periféricos: Disco Duro, Tarjeta gráfica, Monitor, etc.

Arquitectura de Von Neumann

Unidad Central de Proceso (CPU)

Interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Consta de:

• Registros: Almacenan la información (datos y programa).
• Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Realiza las operaciones.
• Unidad de Control (UC): Ejecuta las instrucciones.

Características de la CPU

• Número de núcleos (dual, quad, etc.): Depende de la cantidad de ALUs y UCs que tenga la CPU.
• Tamaño del bus (16, 32, 64, etc. bits): Relacionado con el tamaño de los registros.

Tipos de Memoria

RAM (Memoria Principal)

Pierde los datos si no tiene alimentación.

Tipos de RAM según soporte

• SIMM (Single Inline Memory Module): 8, 16 o 32 bits.
• DIMM (Dual Inline Memory Module): 64 bits.

Tipos de RAM según tiempo de almacenamiento

• RAM Estática (SRAM): Mantiene los datos mientras tenga alimentación.
• RAM Dinámica (DRAM): Mantiene los datos solo por unos cuantos milisegundos (ms). Incluye tecnologías como DDR (Double Data Rate), DDR2, DDR3, DDR4, etc.

Características: Velocidad de transferencia (MHz). Capacidad de la memoria (Mbytes, Gbytes).

ROM (Memoria de Solo Lectura)

No pierde los datos almacenados. Tipos comunes: Flash, Memoria EEPROM.

Jerarquía de Memoria

La jerarquía se organiza típicamente de la siguiente manera (de más rápido a más lento):

• Memoria Caché.
• Memoria Principal (RAM).
• Memoria Secundaria o Virtual.

Placa Base (Motherboard)

Es una tarjeta de circuito impreso a la que se conectan las demás partes del ordenador.

• Chipset: Conjunto de circuitos integrados diseñados con base en la arquitectura de un procesador. Actúa como puente de comunicación con el resto de componentes de la placa (memoria, puertos, teclado, etc.).
• Slots de CPU: Permiten configuraciones mono o multiprocesador.

Buses

Transfieren los datos entre los componentes.

• Tamaño del bus: 32 bits, 64 bits.
• Tipos de líneas del bus: Dirección, Datos, Control, Alimentación.
• Jerarquía de buses: Los buses más rápidos se encuentran más cerca de la CPU.
• Ejemplos de buses actuales: PCI, PCIe (Express), USB, ATA, S-ATA, Firewire, SAS (SCSI).

Discos Duros (HD)

• Tipos de HD: Mecánicos o De Estado Sólido (SSD, basados en memorias FLASH).
• Conectividad:
  • IDE/ATA.
  • Serial ATA (SATA): 150 / 300 / 600 Mbps.
  • SCSI: 10 a 20 Mbps.
  • SAS (Serial Attached SCSI).
• Características de rendimiento y capacidad:
  • Tasa de transferencia / Latencia media.
  • Capacidad (Gbytes, Tbytes).
  • Virtualización.

Tarjeta Gráfica

• Procesador (GPU - Graphics Processing Unit): Acelerador de gráficos, cálculo 3D.
• Tipo de memoria: Compartida o Autónoma (Dedicada).

Estándares de Resolución

• VGA: 640 x 480 x 256 colores.
• SVGA: 1024 x 768 x 256 colores.
• XGA: 1024 x 768 x 65K colores.

Tipos de Salida de Video

• SVGA / Dsub-15.
• S-Video.
• DVI.
• HDMI (audio + video).

Conectividad

Conectividad Cableada (Wired)

• Network (Ethernet): RJ-45.
• USB (Universal Serial Bus): Utilizado para impresoras, escáneres, ratón, teclado, etc.
• Firewire: IEEE 1394.
• Serie RS-232: Se sigue usando en PLCs (Controladores Lógicos Programables).

Conectividad Inalámbrica (Wireless)

• Bluetooth.
• Wi-Fi (IEEE 802.11n, IEEE 802.11ac).