Fundamentos de Arquitectura de Computadoras y Sistemas de Adquisición de Datos

1. Unidades de Medida de Información

• Bit: La unidad más pequeña de información en una computadora. Puede tener solo dos valores: 0 o 1, representando estados como apagado/encendido o falso/verdadero.
• Byte: Conjunto de 8 bits. Es la unidad básica para representar caracteres, números o datos (ejemplo: la letra 'A' ocupa 1 byte).
• Nibble: Grupo de 4 bits (medio byte). Se utiliza frecuentemente para representar un dígito en hexadecimal (0–F).
• Palabras: Cantidad de bits que un procesador puede manejar en una sola operación (16, 32 o 64 bits, según la arquitectura del CPU).

2. Dirección y Capacidad de Memoria

• Dirección: Número que identifica una posición específica en la memoria (ej. 0x00FA).
• Capacidad: Cantidad total de datos que puede almacenar un dispositivo (ej. 8 GB de RAM).

3. Matriz de Memoria

Es el arreglo de celdas organizado en filas y columnas donde se almacenan los bits dentro de un chip de memoria.

4. Operaciones de Memoria

• Escritura: Guardar nuevos datos en una celda.
• Lectura: Obtener datos almacenados (la CPU lee el valor guardado en una dirección).
• Borrado: Eliminar o reemplazar información, dependiendo del tipo de memoria.

5. Diferencia entre RAM y ROM

• RAM: Memoria volátil; se borra al apagar el equipo y permite operaciones de lectura y escritura.
• ROM: Memoria no volátil; solo de lectura o con escrituras limitadas, conserva la información al apagar el equipo.

6. Tipos de RAM

• DRAM: Económica, lenta y requiere refresco constante.
• SRAM: Rápida, costosa y utilizada principalmente en memorias caché.
• SDRAM/DDR: RAM sincronizada, estándar en computadoras modernas (DDR3, DDR4, DDR5).

7. Tipos de ROM

• ROM: Grabada de fábrica.
• PROM: Programable una sola vez.
• EPROM: Borrable mediante luz ultravioleta.
• EEPROM/Flash: Borrable eléctricamente; utilizada en BIOS y unidades USB.

8. Formatos de Almacenamiento

• Disco Duro: Organizado en pistas y sectores (512 bytes o 4 KB por sector). Se gestiona mediante tablas como MBR o GPT.
• CD-ROM: Utiliza un espiral de datos leído por láser, con sectores de 2048 bytes (formato ISO 9660).
• DVD-ROM: Similar al CD pero con mayor densidad; puede tener múltiples capas y lados, alcanzando capacidades de 4.7 GB a 8.5 GB.

9. Componentes Básicos de una Computadora

• Unidad Central de Procesamiento (CPU): El cerebro del sistema; ejecuta instrucciones y procesa datos.
• Memoria (RAM): Almacena temporalmente los datos y programas en uso.
• Almacenamiento secundario: Guarda información de manera permanente (discos duros, SSD, USB).
• Dispositivos de entrada: Permiten ingresar datos (teclado, mouse, escáner, micrófono).
• Dispositivos de salida: Permiten mostrar resultados (monitor, impresora, altavoces).

10. Elementos del Microprocesador

• Unidad Aritmético Lógica (ALU): Elemento clave que realiza operaciones aritméticas (suma, resta) y lógicas, gobernado por la unidad de control.
• Matriz de registros: Colección de registros que almacenan temporalmente datos y direcciones durante la ejecución de un programa.
• Unidad de control: Procesa instrucciones, genera señales de temporización y sincroniza la ejecución de tareas.

11. Funcionamiento de los Buses

Los buses son las conexiones internas y externas que desplazan datos, direcciones y señales de control:

• Bus de direcciones: Unidireccional; el microprocesador envía el código de dirección a la memoria o dispositivos externos.
• Bus de datos: Bidireccional; transfiere datos e instrucciones hacia o desde el microprocesador.
• Bus de control: Coordina operaciones y sincroniza la lectura/escritura con dispositivos externos.

12. Adquisición de Datos (DAQ)

Es el proceso de capturar, medir y convertir señales físicas (temperatura, presión, luz, sonido) a datos digitales para su procesamiento.

¿Qué mide un DAQ?

Mide cualquier variable física transformable en señal eléctrica: temperatura, voltaje, corriente, presión, velocidad, vibración, humedad, fuerza, luz y sonido.

Propósitos de la Adquisición de Datos

• Monitoreo en tiempo real.
• Registro para análisis posterior.
• Control de procesos automáticos.
• Detección de fallas.
• Optimización de rendimiento industrial.

Etapas de la Adquisición de Datos

1. Captura: Uso de sensores o transductores.
2. Acondicionamiento: Amplificación, filtrado o adaptación.
3. Conversión A/D: Transformación de señal analógica a digital.
4. Procesamiento: Aplicación de cálculos.
5. Almacenamiento y visualización: Gestión de datos en software.

Acondicionadores de señal

Dispositivos que preparan la señal para su medición, permitiendo amplificar señales débiles, filtrar ruido, convertir corriente a voltaje, aislar eléctricamente y adaptar niveles.