Introducción a la Estructura y Funcionamiento del Ordenador
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Conceptos Fundamentales de Sistemas Informáticos
Definiciones Clave
Un Sistema es un conjunto de elementos que se relacionan entre sí y constituyen un determinado objeto.
Un Sistema de Comunicación es un conjunto de elementos que emiten, reciben e interpretan información.
Un Ordenador (o computadora) es una máquina para el tratamiento automático de la información.
Un Sistema Informático (SI) es un conjunto de dispositivos con al menos una CPU conectados entre sí física o lógicamente. Sus objetivos son dar soporte al procesado, almacenamiento, entrada y salida de datos.
Estructura de un Sistema Informático
Estructura Funcional de un SI
Aquella asociada al soporte físico o hardware que se encarga de estudiar las arquitecturas de organización y fundamentación de los componentes.
Estructura Física de un SI
Se encarga de ver cómo son los componentes físicamente, para qué sirven y qué características tienen dichos componentes.
Elementos de un Sistema Informático
Los elementos clave de un SI incluyen:
- Arquitectura abierta
- Interfaz gráfica
- Conectividad de redes
- Unidad de Control (UC)
- Contador de programa
- Unidad Aritmético-Lógica (UAL)
- Memoria Principal
- Unidad de Entrada/Salida (E/S)
- Buses
- Frecuencia del reloj
- Longitud de palabra
Acontecimientos Históricos en la Computación
La evolución de la computación ha estado marcada por las siguientes generaciones tecnológicas:
- Válvulas electrónicas de vacío (1940-1956)
- Transistores (1956-1963)
- Circuitos Integrados (1964-1971)
- Microprocesadores (1971-1981)
- Escala VLSI (Very Large Scale Integration) (1982-1991)
Ley de Moore
La Ley de Moore establece que el poder de procesamiento total de las computadoras se duplica aproximadamente cada doce meses (referido al número de transistores en un microprocesador).
La Memoria
La memoria es aquel elemento o unidad encargado de almacenar la información que necesita el ordenador, y se encuentra dividida en celdas.
Tipos de Memoria
Existen dos tipos principales de memoria:
- Memoria Externa
- Memoria Interna: Formada por el conjunto de registros, caché y memoria principal.
La Memoria Caché
La memoria caché se clasifica en:
- SRAM (Static RAM)
- DRAM (Dynamic RAM)
También se clasifica por nivel:
- Primer nivel (L1): Integrada en el núcleo de la CPU.
- Segundo nivel (L2): En el procesador, pero no en el núcleo.
- Tercer nivel (L3): Menos usada, generalmente en la placa base.
La Memoria Secundaria
La memoria secundaria incluye tecnologías como:
- Magnética
- Óptica
- Magnetoóptica
- Flash USB
Memoria de Solo Lectura o Programable (ROM)
Estas memorias son no volátiles, lo que significa que no pierden información en ausencia de alimentación eléctrica.
Comunicación y Buses
El ordenador se comunica con dispositivos externos, conocidos como periféricos. La parte del equipo que permite esta comunicación es la unidad de entrada y salida (E/S).
La interconexión de todas las unidades se lleva a cabo mediante una serie de canales de conexión denominados buses. Los buses son un conjunto de líneas por las que se transmite la información binaria. Se denomina ancho de bus al tamaño de ese número de hilos o bits.
Tipos de Buses
- Bus de datos bidireccional: Transporta datos procedentes o con destino a la memoria.
- Bus de direcciones (unidireccional): Transporta las direcciones de la unidad de control a la memoria.
- Bus de control: Transporta las señales de control generadas por la UC (Unidad de Control).
Ruta de Datos
Se denomina ruta de datos a aquellos elementos interconectados y encargados de transferir, memorizar y procesar la información.