Introducción a la Arquitectura de Computadoras

Definición de Computadora

Un ordenador o computadora es una máquina electrónica dedicada al tratamiento automatizado de la información. Recibe y procesa datos con la misión de transformarlos en información útil.

Componentes

Hardware

El hardware es el conjunto de componentes físicos del ordenador:

• Caja
• Componentes electrónicos de su interior: placa base, procesador, memoria interna, disco duro, fuente de alimentación, etc.
• Elementos conectados desde el exterior de la caja: teclado, ratón, etc.

Software

El software es el conjunto de programas o aplicaciones informáticas que hacen que el ordenador realice alguna tarea. Un programa es una secuencia de instrucciones que indica, de forma ordenada, la secuencia de pasos que debe realizar la máquina para resolver un problema.

Funciones Básicas

• Procesamiento de la información recibida.
• Almacenamiento de datos: temporal o a largo plazo.
• Transferencia de datos, entre componentes y con el exterior.

Elementos Fundamentales del Hardware

Unidad Central de Procesos (CPU)

La CPU, o microprocesador, procesa los datos y controla todos los procesos.

Memoria Principal

La memoria principal es el lugar donde se almacenan el programa en ejecución y los datos con los que trabaja.

Dispositivos de Entrada/Salida (Periféricos)

Los periféricos permiten el intercambio de información con el exterior y se conectan a la placa base.

Placa Base

La placa base es un circuito que contiene zócalos o conectores donde se insertan los principales circuitos integrados del ordenador. Estos conectores se unen a la fuente de alimentación, el componente que suministra corriente al sistema.

Memoria Central

La memoria central es la unidad donde se almacenan las instrucciones y datos necesarios para realizar un proceso. Está formada por celdas, numeradas consecutivamente (dirección de memoria), capaces de retener información mientras la computadora está conectada. Su capacidad se mide en múltiplos de byte, como KB, MB y GB.

Tipos de Memoria Interna

• ROM-BIOS (Read Only Memory): Memoria de sólo lectura donde se guardan los datos de forma permanente; es no volátil.
• RAM-CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor Random Access Memory): Almacena información sobre los recursos del sistema, como el disco duro, el orden de arranque, la fecha y la hora. Estos datos pueden ser modificados.
• RAM (Random Access Memory): Constituye la mayor parte de la memoria central. Es volátil, ya que se borra al apagar el equipo. Almacena las instrucciones y datos de los programas en ejecución.

Procesamiento de la Información

Microprocesador (CPU)

La CPU procesa la información, controla, supervisa y coordina los dispositivos durante la ejecución de programas.

Elementos de la CPU

• Unidad de Control (UC)
• Unidad Aritmético-Lógica (UAL o ALU)
• Registros

Transporte de Información (Buses)

Los buses son canales que permiten el transporte de información entre la CPU, la memoria principal y los dispositivos de E/S.

Chipset

El chipset es un circuito integrado auxiliar que controla la comunicación entre el microprocesador y los componentes conectados a la placa, como la memoria y los periféricos. Se compone de los puentes norte y sur.

Puertos de E/S

Los puertos de E/S son las interfaces para la conexión de los periféricos. Pueden estar integrados en la placa base o incorporados a través de tarjetas de expansión.

Ranuras de Expansión

Las ranuras o slots de expansión son conexiones en la placa base para insertar tarjetas de ampliación, como la tarjeta gráfica, de sonido, de red, de TV, etc. Permiten ampliar y/o mejorar los puertos de entrada/salida. Tipos de ranuras:

• AGP (Advanced Graphics Port)
• PCI (Peripheral Component Interconnect)
• PCI-Express

Tarjeta Gráfica

La tarjeta gráfica actúa como intermediario entre la CPU y el monitor. Transforma las señales eléctricas del microprocesador en información visible en la pantalla. Componentes:

• Memoria RAM de video
• GPU (Graphics Processing Unit)
• Circuitos para enviar los datos al monitor

Tarjeta de Sonido

La tarjeta de sonido permite la entrada y salida de audio. Digitaliza los sonidos del micrófono y convierte sonidos digitales a formato analógico para enviarlos al altavoz.

Tarjeta de Red

La tarjeta de red conecta el equipo a una red de ordenadores. Envía y recibe datos de la red. Tipos:

• Ethernet con conector RJ-45
• Inalámbricas

Dispositivos de E/S o Periféricos

Tipos de Periféricos

• Periféricos de entrada: Permiten introducir datos e instrucciones al ordenador (teclado, ratón, etc.).
• Periféricos de salida: Permiten recibir la información resultante del procesamiento (monitor, impresora, etc.).
• Periféricos de entrada y salida: Permiten la entrada y salida de información, y muchos también la almacenan permanentemente (pantalla táctil, disco duro, unidad de CD/DVD, etc.). Se conectan por cable a los puertos de E/S o de forma inalámbrica.