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SISTEMA INFORMATICO:
INFORMÁTICA: proviene de la fusión de los términos: Información y Automática. La
informática es la ciencia que estudia el tratamiento automático de la información.
Definición : "Ciencia que estudia el tratamiento automático y racional de la información
como soporte de los conocimientos y comunicaciones humanas, llevando a cabo mediante
elementos automáticos, así como el conjunto de técnicas, métodos y máquinas aplicadas a
dicho tratamiento.
La informática esta fuertemente vinculada con la computadora, ya que su finalidad es el
procesamiento de la información mediante este instrumento. Caracterizan a un sistema
informático el funcionamiento de la computadora y las técnicas de procesamiento de datos.
Sistema informático: Sistema de procesamiento de la información basado en ordenadores.
Se compone de recursos humanos, recursos físicos(Hardware), recursos lógicos
(software), datos /información.
Como en todo sistema, sus componentes están relacionados entre sí. Cada parte constituye
un sistema en sí mismo.
Por ejemplo, una de las partes de la computadora es la unidad central de
procesamiento(CPU) que, a su vez esta formada por diversos circuitos y registros
aritméticos. Cada uno de éstos esta formado por circuitos mas finos aún. Así es que los
recursos físicos constituyen un sistema que presenta una estructura jerárquica compuesta
por "partes de partes".
Una dato y también una información deben ser representados físicamente como una página
impresa o pulsos eléctricos, cierto componente del sistema convierte las entradas en salidas.
Un sistema informático no opera en el vacio, sino que esta inmerso en un cierto contexto
señados para satisfacer las necesidades de las personas. Los mas exitosos son los que
centran el control en los recursos humanos.
Los recursos humanos pueden desarrollar diferentes funciones: recopilar los datos que se
suministren a la computadora, diseñar los programas, operar el equipo, utilizar la
computadora como herramienta, etc.
Computadora
La computadora es un sistema compuesto por los elementos del hardware que funcionen y
se organizan mediante una serie de instrucciones precisas, las cuales son provistas por el
software. Constituye una máquina de propósito general, puede realizar una amplia variedad
de tarea, que opera con gran velocidad y precisión.
Los tipos de operaciones relativas al manejo de información que pueden realizarse
con una computadora son:
● Entrada de datos: Esta operación es llevada acabo por el usuario a través de diversos
dispositivos: por ejemplo, el ingreso de letras, números, etc., por medio del teclado, o la
introducción de una imagen a través de un escáner.
● Tratamiento de datos: Incluye las operaciones básicas de procesamiento de la
información que son: ordenamiento, selección, combinación, clasificación y ejecución de
cálculo. Por ejemplo: el ordenamiento alfabético de una lista del personal de una empresa o
la modificación de una imagen fotográfica.
● Salida de información : Tras el procesamiento de los datos, se obtienen los resultados
buscados. La información se ve, por ejemplo, a través de la pantalla o bien se oye un
sonido a través de los parlantes.
● Almacenamiento : SE hace una copia permanente de la información en algún elemento
físico, para poder utilizarla nuevamente. La forma mas común de almacenamiento es
usando discos magnéticos.
● Recuperación : Se lee la información almacenada en algún en algún medio físico por
ejemplo, cuando se abre un archivo grabado en un diskete desde un procesador de textos o
cuando se recupera una imagen grabado en el un CD-ROM.
● Transmisión : Consiste en la transferencia de la información a otra computadora a través
de una red de comunicación de datos. Por ejemplo, se hace la conexión de una computadora
a la red de Internet para enviar información a otro equipo.
● Recepción : La información procedente de otra computadora llega a una red por medio de
alguna conexión, por ejemplo, cuando se recibe un mensaje.
Para llevar a cabo esta operaciones, hacen falta dos elementos básicos: los físicos y los
lógicos.
Los elementos físicos constituyen el hardware de la computadora. ES el conjunto de
dispositivos electrónicos y electromecánicos, circuitos, cables. Son elementos palpables
que podemos tocar.
El conjunto de elementos lógicos reciben el nombre de software. Corresponden a la
parte intangible o lógica de la computadora, es decir los programas que rigen su
funcionamiento. El software dirije de forma adecuada a los elementos físicos o
hardware.
TIPOS DE COMPUTADORAS PERSONALES
Entre las computadoras personales se distinguen: el modelo clásico y el trasportable.
El modelo clásico, tambien de escritorio, podemos encontrar equipos que se presentan de
variadas formas. Existen muchos modelos dePcs de escritorio , entre ellas las tipo desktop,
las tipo tower y las minitower.
Existen dos categorías de computadoras transportables: las portables y las portátiles.Las
computadoras portables son las que pueden ser transportadas, mientras que las portátiles
son las diseñadas especialmente para ello. A los equipos portables se los denomina
laptops , y fueron los primeros con capacidad de ser trasladados de un lugar a otro. Su
aspecto exterior, cuando están cerrado, es imilar al de un portafolio, con un oeso de
aproximadamente 5 kg. Este tipo de computadoras se encuentra prácticamente en
extinción, ya que las portátiles se van imponiendo en el mercado. Un ejemplo es la
notebook En la actualidad prácticamente no tine limitaciones de potencialidad; su peso es
inferior a los 3 kg. y es posible llevarla dentro de un maletín común.
Las palmtops son del tamano de una agenda electrónica o calculadora. Son empleadas por
personas cuya actividad requiere gran movilidad y traslados frecuentes.
Por último estan las pencomputers, computadoras sin teclado que tienen un lápiz
electrónico para introducir los datos en forma manuscrita directamente sobre la pantalla; su
peso es inferior a 1 kg.. Los datos almacenados en ella pueden ser transferidos a otro
sistema. Uno de sus principales usos de la transmisión de datos una línea telefónica y un
módem o fax.
Las computadoras transportables personales están provistas de un microprocesador, al igual
que las de escritorio, y pueden desarrollar las mismas tareas. Sin embargo son mas
costosas y cuanto mas pequena, mas caras resultan.
ESTRUCTURA FUNCIONAL DE UNA COMPUTADORA
SE puede decir sintéticamente que el funcionamiento de la computadora se basa en la
captura de los datos para ser procesados por medio de alguna unidad de entrada, su
almacenamiento en la unidad central de procesamiento, la ejecución de un programa que
transforma esos datos de entrada en resultados y su comunicación al exterior por medio de
una unidad de salida. Tanto la obtención de los datos como la emisión de información
pueden gestionarse a partir de una unidad de almacenamiento secundario.
El usuario que utiliza un sistema informático tiene dos medios fundamentales para poder trabajar con él: el teclado y la pantalla de la computadora (en realidad pueden ser tres si se tiene en cuenta el ratón). Teclado y ratón sirven para solicitar las órdenes e introducir los datos a manipular por el sistema informático; la pantalla de la computadora mostrará la respuesta a cada una de las solicitudes de proceso realizadas al sistema informático, tanto si son correctas como si no lo son Desde el momento en que, a través del teclado, se introduce un comando al sistema informático, éste debe realizar una serie de procedimientos para comprenderlo, por medio de su sistema operativo o el software que esté controlando el sistema informático en ese momento, procesarlo y responder al usuario con la información solicitada, o con un mensaje de error, en caso de que se haya realizado una operación incorrecta. La operación de respuesta se realiza a través de la pantalla del sistema informático, aunque en algunas ocasiones se realiza por medio de un código de sonidos transmitido por el altavoz de la computadora. Cuando el usuario pulsa una tecla, en el teclado o en el ratón, se produce una lectura por parte del dispositivo de la información introducida. La información que se introduce en el
periféricos que permiten conectarlo al mundo exterior. Unidad Central del Sistema La unidad central del sistema es un habitáculo en forma de caja donde se sitúa el «cerebro» de la computadora, esto es, la unidad central de proceso (CPU), así como los distintos componentes que van a ayudar al sistema informático en sus operaciones habituales (bus, memorias, fuentes de alimentación eléctrica, etcétera). La unidad central del sistema (System Unit en inglés) es el centro de operaciones de cualquier computadora existente en el mercado actual. En la unidad central del sistema se alojan los componentes y circuitería que van a realizar las tareas fundamentales de la computadora. Al abrir la unidad central del sistema de una computadora se pueden apreciar una serie de componentes:
- Placa principal: Es una placa con un circuito impreso donde se conectan los elementos básicos de la computadora: el microprocesador, el bus y toda o parte de la memoria principal. En algunos lugares también aparece denominada como placa base o placa madre. - Microprocesador central o unidad central de proceso (CPU): Es el elemento fundamental de la computadora. El microprocesador va a ocuparse de la ejecución de las órdenes de comandos, los cálculos matemáticos solicitados por las referidas órdenes, el manejo de los datos asociados a los cálculos. Otra función importante del microprocesador va a ser el control de los componentes del sistema informático conectados a él y que le dan apoyo y le permiten realizar todas las operaciones que le son solicitadas por los diferentes programas de aplicación. El microprocesador se va a ocupar también de controlar y gestionar el tráfico de datos entre la unidad central del sistema y los periféricos optimizando los procesos a realizar por la computadora. -Bus: El bus, quizá fuera mejor decir los buses ya que existen varios con diversas funciones, es un circuito que conecta el procesador central con todo el resto de componentes de la computadora. El bus sirve para que le llegue al procesador la información y las solicitudes de trabajo, desde el exterior, y envíe hacia afuera los resultados del trabajo realizado. - Memoria principal: Es la zona de trabajo donde la computadora va a almacenar temporalmente las órdenes a ejecutar y los datos que deberán manipular esas órdenes. Cuanto mayor sea la cantidad de memoria existente en el sistema informático, mayores serán las posibilidades de trabajo de la computadora, ya que ésta podrá manipular una cantidad superior de datos al mismo tiempo (siempre que el sistema operativo lo permita). - Otros componentes controladores: Son elementos que sirven como apoyo al funcionamiento del microprocesador central. Fundamentalmente, son componentes especializados en realizar determinadas operaciones, descargando al microprocesador central de estas actividades y permitiéndole obtener una mayor rapidez y efectividad en el manejo del conjunto del sistema informático. Los controladores más importantes son el controlador de interrupciones, el generador de reloj y el controlador de acceso directo a memoria. Las placas de expansión interna más importantes son las de control del subsistema de vídeo, que manejarán las señales que envía la CPU a la pantalla del sistema informático y las del controlador de los discos de la computadora que controlará el flujo de datos entre la memoria principal y el subsistema de almacenamiento. Estos componentes serán estudiados en el apartado concreto de sus tareas dentro del sistema informático.
- Fuente de alimentación eléctrica: Las fuentes de alimentación proporcionan la energía eléctrica que necesita por la computadora para funcionar. Esa energía se estabiliza para impedir que la computadora se vea afectada por oscilaciones bruscas en el suministro de las compañías eléctricas. La fuente de alimentación transforma la corriente alterna de 220 voltios de la red ciudadana en corriente continua y de menor voltaje, que es la que necesitan los diferentes componentes de la computadora.
Los voltajes que proporciona la fuente de alimentación son de 12 y 5 voltios. El primero se utiliza para poner en funcionamiento los componentes mecánicos de la computadora (discos, diskettes, etc.). El segundo se utiliza en los componentes electrónicos (el microprocesador, la memoria, el reloj, etc.). En caso de que se abra la unidad central del sistema de la computadora es muy importante no manipular la fuente de alimentación; hay que tener en cuenta que, si el sistema informático está enchufado y encendido, la fuente de alimentación es potencialmente peligrosa. Si se está intentando realizar alguna operación dentro de la caja de la unidad, deben manipularse cuidadosamente los cables que entran y salen de la caja de la fuente de alimentación y bajo ningún concepto intentar abrirla. La unidad central de proceso y las memorias se conectan entre ellas por medio del bus. El bus es un enlace de comunicaciones que conecta todos los componentes que configuran el sistema informático y permite la transferencia de información entre ellos. Esta información se compone de datos y órdenes de comandos para manipular los datos. Existen varias tecnologías de diseño y construcción de buses entre las que se pueden distinguir las arquitecturas ISA, EISA y MCA que se verán más adelante. Otros componentes que se conectan al bus son los puertos de conexión de los diferentes periféricos asociados a la unidad central del sistema de la computadora y que van a permitir configurar el sistema informático para una serie diferente de operaciones funcionales que siempre han de cubrir las necesidades del usuario. Los diferentes periféricos que se pueden conectar a un sistema informático se dividen en cuatro grupos principales:
- Periféricos de entrada de información.
- Periféricos de almacenamiento de información.
- Periféricos de salida de información.
- Periféricos de comunicaciones. Unidad Central de Proceso(Microprocesador) La unidad central de proceso es el lugar donde se realizan las operaciones de cálculo y control de los componentes que forman la totalidad del conjunto del sistema informático. Las CPU de las actuales computadoras son microprocesadores construidos sobre un cristal de silicio semiconductor donde se crean todos los elementos que forman un circuito electrónico (transistores, etc.) y las conexiones necesarias para formarlo. El microcircuito se encapsula en una pastilla de plástico con una serie de conexiones hacia el exterior, en forma de patillas metálicas, que forman su nexo de unión al resto del sistema informático. Estas pastillas de plástico, con una multitud de patillas de conexión metálicas, reciben el nombre de chips. Un microprocesador tiene una programación bastante limitada ya que sólo puede realizar las operaciones básicas de cálculo aritmético o comparaciones lógicas (algo es mayor, menor o igual que otra cosa). Por ello, el microprocesador, y por tanto la computadora, es muy bueno realizando cálculos matemáticos, pero no lo es tanto realizando otra serie de tareas (el proceso de textos o el manejo de gráficos son algunas de las tareas más costosas, en cantidad de recursos empleados del sistema informático, que realiza una computadora). Tras realizar los cálculos pertinentes el microprocesador envía el resultado a la memoria principal para que desde allí el manejador de entradas y salidas lo envíe, a través de un componente especial del sistema informático, la tarjeta gráfica, hacia la pantalla conectada a la computadora. En la pantalla del sistema informático la información aparecerá convertida en una serie de cifras, dígitos o puede que hasta un impresionante gráfico gracias a otro decodificador que transformará, como por arte de magia, las señales eléctricas en información visual comprensible para el cerebro humano. Funciones: ● La CPU lee instrucciones, realiza las operaciones aritméticas y lógicas, y puede almacenar temporalmente instrucciones o datos en sus registros internos ● La unidad de memoria almacena programas y datos ● Las unidades de E/S comunican la unidad central con los periféricos
- Tras reconocer la instrucción, la unidad de control establece la configuración de las puertas lógicas (las interconexiones de los diferentes componentes del circuito lógico) que se van a ver involucradas en la operación de cálculo solicitada por la instrucción, estableciendo el circuito que va a resolverla.
- Busca y extrae de la memoria principal los datos necesarios para ejecutar la instrucción indicada en el paso número 1.
- Ordena a la unidad involucrada en la resolución de la instrucción en proceso que realice las oportunas operaciones elementales.
- Si la operación elemental realizada ha proporcionado nuevos datos, éstos se almacenan en la memoria principal.
- Se incrementa el contenido del registro puntero de instrucciones. Unidad Aritmética y Lógica (ALU) Su misión es realizar las operaciones con los datos que recibe, siguiendo las indicaciones dadas por la unidad de control. El nombre de unidad aritmética y lógica se debe a que puede realizar operaciones tanto aritméticas como lógicas con los datos transferidos por la unidad de control. La unidad de control maneja las instrucciones y la aritmética y lógica procesa los datos. Para que la unidad de control sepa si la información que recibe es una instrucción o dato, es obligatorio que la primera palabra que reciba sea una instrucción, indicando la naturaleza del resto de la información a tratar. Para que la unidad aritmética y lógica sea capaz de realizar una operación aritmética, se le deben proporcionar, de alguna manera, los siguientes datos:
- El código que indique la operación a efectuar.
- La dirección de la celda donde está almacenado el primer sumando.
- La dirección del segundo sumando implicado en la operación.
- La dirección de la celda de memoria donde se almacenará el resultado. Los registros internos Los registros son una pequeña memoria interna existente en la CPU que permiten a la ALU el manejo de las instrucciones y los datos precisos para realizar las diferentes operaciones elementales. Los registros son un medio de ayuda a las operaciones realizadas por la unidad de control y la unidad aritmética y lógica. Permiten almacenar información, temporalmente, para facilitar la manipulación de los datos por parte de la CPU. Realizando una similitud con el resto del sistema informático, los registros son a la CPU como la memoria principal es a la computadora. Los registros se dividen en tres grupos principales:
- Registros de Propósito General.
- Registros de Segmento de Memoria.
- Registros de Instrucciones. Seguidamente se presenta una relación completa de los tres grupos de registros que contiene un microprocesador típico como puede ser el Intel 80386: Registros de instrucciones (FL) registro de «flags» o también denominado registro de estado (IP) registro puntero de instruccion o también denominado registro contador de programa (PC) De esta relación de registros los cuatro más importantes son:
- El registro puntero de instrucciones. El registro puntero de instrucciones o contador de programa indica el flujo de las instrucciones del proceso en realización, apuntando a la dirección de memoria en que se encuentra la instrucción a ejecutar. Dado que las instrucciones de un programa se ejecutan de forma secuencial, el procesador incrementará en una unidad este registro cada vez que ejecute una instrucción, para que apunte a la siguiente. La información que almacena este registro se puede modificar cuando una interrupción externa, o la propia ejecución del proceso en curso, provoque una alteración en la secuencia de operaciones. Esta alteración transferirá el control del sistema informático a otro proceso diferente al que está en ejecución. - El registro acumulador. Es el registro donde se almacenan los resultados obtenidos en las operaciones realizadas por la unidad aritmética y lógica. Su importancia radica en las características de la información que almacena, ya que con su contenido se realizan todas las operaciones de cálculo que ha de ejecutar la unidad aritmética y lógica. - El registro de estado. El registro de estado o registro de «flags» no es un solo registro propiamente dicho, ya que se compone de varios registros de menor tamaño; este tamaño puede ser incluso de un solo bit. El registro de estado se utiliza para indicar cambios de estados y condiciones en los otros registros existentes en el sistema informático. Estos cambios en la situación de los demás registros se producen debido a las modificaciones del entorno a lo largo de la ejecución de los procesos realizados por el sistema informático. - El registro puntero de la pila. Este registro almacena la dirección de la zona de la memoria donde está situada la parte superior de la pila. La pila es una zona de los registros de segmento de memoria que la unidad aritmética y lógica utiliza para almacenar temporalmente los datos que está manipulando. Cuando la cantidad de datos a manejar es demasiado grande u otras necesidades del proceso impiden que estos datos puedan almacenarse en los registros creados para ello se envían a la pila, donde se almacenan hasta que la unidad de control recupera la información para que la procese la unidad aritmética y lógica. La ventaja de manejar una pila como almacén de información es que la información que se guarda en ella tiene que entrar y salir, obligatoriamente, por una sola dirección de memoria. Esto permite que la unidad de control no necesite conocer más que esa dirección para poder manejar los datos almacenados en la pila. Memorias La unidad central de proceso se conecta a una serie de memorias que le sirven como soporte para el manejo de los datos y programas que se han de utilizar mientras se encuentre operativa. Las diferentes memorias del sistema informático (Random Access Memory o RAM y Read Only Memory o ROM) son componentes fundamentales de la computadora ya que van a ser, en el caso de la RAM, el área de trabajo donde el microprocesador va a realizar las diferentes operaciones en que se van a descomponer los procesos solicitados por el usuario, mientras que la ROM va a servir para ayudar a la computadora a realizar las diferentes operaciones de arranque del sistema informático previas a que el sistema operativo tome el control de las diferentes tareas a realizar. Los elementos anteriores se encuentras conectados entre sí por los Buses del sistema Los Buses del sistema El bus es la vía a través de la que se van a transmitir y recibir todas las comunicaciones,
- Arquitectura ISA La arquitectura ISA (Industry Standard Architecture en inglés) es la arquitectura con que se construyó el bus de los microcomputadores AT de IBM. Esta arquitectura se adoptó por todos los fabricantes de microcomputadoras compatibles y, en general, está basada en el modelo de tres buses explicado anteriormente. Su tecnología es antigua, ya que se diseñó a principios de la década de los 80, lo que provoca una gran lentitud, debido a su velocidad de 8 megaherzios y una anchura de sólo 16 bits. - Arquitectura MCA. La arquitectura MCA (MicroChannel Architecture en inglés) tuvo su origen en una línea de microcomputadoras fabricadas por IBM, las PS/2 (PS significa Personal System). Las PS/2 fueron unas microcomputadoras en las que, en sus modelos de mayor rango, se sustituyó el bus tradicional de las computadoras personales por un canal de comunicaciones llamado MicroChannel. El MicroChannel no es compatible, ni en su diseño ni en las señales de control, con la tecnología de bus tradicional, si bien su misión de transferencia de direcciones de memoria y datos es similar en ambos casos. Las ventajas de MicroChannel son una mayor velocidad, 10 megaherzios, una anchura de 32 bits, la posibilidad de autoinstalación y una mejor gestión de los recursos conectados al canal gracias a un control denominado busmaster. - Arquitectura EISA. La arquitectura EISA (Extended Industry Standard Architecture en inglés) surge como una mejora del estándar ISA por parte de un grupo de empresas fabricantes de microcomputadoras compatibles. La velocidad del bus aumenta, así como la posibilidad de manejo de datos, llegándose a los 32 bits en paralelo; asimismo posee autoinstalación y control de bus. La unión del aumento de la velocidad interna del bus y los 32 bits trabajando en paralelo permite a esta arquitectura una capacidad de manejo y transferencia de datos desconocida hasta ese momento, pudiendo llegar hasta los 33 megabytes por segundo. La gran ventaja de la arquitectura EISA es que es totalmente compatible con ISA, esto es, una tarjeta de expansión ISA funciona si se la inserta en una ranura EISA. Evidentemente, no va a poder utilizar totalmente la potencia del nuevo estándar, funcionando a menor velocidad, pero funcionando al fin y al cabo. En la actualidad no existe una arquitectura que tenga el suficiente peso específico como para desbancar totalmente al resto, si bien, poco a poco, la arquitectura ISA puede ir desapareciendo de las configuraciones de los sistemas informáticos dando paso a las otras dos arquitecturas.
Memoria del sistema
La unidad del sistema es una parte fundamental en cualquier sistema; su función básica consiste en almacenar los programas y los datos. En base a la función que desempeñan dentro del ordenador, se pueden dividir la memoria en tres bloques: ● Memoria de proceso ● Memoria secundaria ● Memoria primaria o principal Memoria de proceso : Abarca los registro internos de la CPU. De alguna manera estos registro forman parte dela memoria del sistema ya que en ellos se almacena muchos de los resusltados que se producen durante la ejecución del programa. Memoria secundaria: Incluye todos los dispositivos de almacenamiento masivo, incluyendo cintas magnéticas, discos magnéticos y discos ópticos Memoria Primaria o principal: es a zona de almacenamiento en la cual se ejecutan todos los programas. El microprocesador, a través del bus de dirección solo tiene
acceso directo a esta zona de memoria, por lo que todos los programas y datos deben estar almacenados en la memoria principal antes de la ejecución de cualquier programa. El tamaño de la memoria principal es mucho mayor que el de la memoria de proceso, pero por el contrario la velocidad de acceso es una 25 veces mas lenta. El tamaño de esta memoria varia de un sistema a otro. Esta formada por los circuitos de memoria RAM y ROM. La memoria principal está compuesta lógicamente por una serie de celdas de bits que permiten almacenar en cada una de ellas un bit de información en código binario (0, 1) que será parte de un dato o una instrucción. Para poder identificar cada una de las celdas de la memoria, éstas se numeran; a este número se le llama dirección y es el medio a través del cual la unidad de control puede manejar la información. Las direcciones de la memoria se localizan a través del mapa de memoria. La dirección de cada celda de la memoria se establece por una matriz en la que los parámetros son el número total de direcciones y la longitud de palabra que maneja el sistema informático. Esto supone una limitación, ya que la computadora sólo puede manejar un número limitado de bits de dirección en sus operaciones de direccionamiento. La palabra representa la cantidad de bits de información manejada en paralelo por la computadora. Tamaños típicos de palabras son 8 bits, 16 bits, 32 bits, etc. Una vez localizada la dirección de la celda de memoria se podrán realizar dos operaciones: leer la información existente en ella o bien escribir nueva información para poder ser almacenada y posteriormente procesada. Para poder determinar si el sistema informático va a leer o escribir se utiliza el registro de datos. El registro de datos es un bit que, según el valor de la información que contenga (0,1) indica a la unidad de control si se va a leer o escribir en el acceso a la memoria que se esté realizando en ese momento. En ambos casos, esta operación se realiza a través del bus de datos. Cuando la unidad de control lee de la celda de memoria, necesita que se le proporcione una dirección a la cual ir a leer. La información existente en la celda no se destruye. Cuando la unidad de control escribe en la celda de memoria, debe recibir dos informaciones: la dirección de la memoria donde escribir y la información que se debe escribir propiamente dicha. La información existente en la celda de memoria previamente se destruye, ya que lo que había escrito se sustituye por una nueva información. La memoria principal se divide fundamentalmente en dos partes: volátil y no volátil. La memoria volátil pierde la información almacenada en su interior si el sistema informático que la soporta es apagado. Esta parte de la memoria principal se conoce como RAM (Memoria de Acceso Aleatorio o Random Access Memory). Las memorias volátiles pueden ser estáticas, también llamadas RAM (Memorias de Acceso Aleatorio o Random Access Memory), o dinámicas, denominadas en este caso DRAM (Memorias Dinámicas de Acceso Aleatorio o Dinamic Random Access Memory). Más adelante se verán más detenidamente. La parte de la memoria principal que no es volátil es la ROM (Memoria de Sólo Lectura o Read Only Memory). Esta memoria es de sólo lectura y la computadora no puede escribir sobre ella. Su función principal es el arranque del sistema informático. Existen dos modos distintos de acceso a la memoria :
- Acceso por palabras.
- Acceso por bloques. 1. Acceso por palabras. También se le denomina acceso aleatorio. La operación de acceso se realiza sobre una sola palabra de información. Recuérdese que palabra es la cantidad de bits que maneja el sistema informático al mismo tiempo.
recordarnos a una estructura piramidal. Nombre Tamaño máximo Tiempo de acceso Registros Hasta 200 bytes Menos de 10 nanosegundos Memoria caché Hasta 512 kbytes Entre 10 y 30 nanosegundos Memoria principal Más de 1 gigabyte Entre 30 y 100 nanosegundos El vértice de la pirámide sería una pequeña cantidad de memoria, los registros, que se caracterizan por una capacidad de almacenamiento de información muy pequeña, pero que poseen la ventaja de tener un tiempo de acceso muy reducido, inferior a los 10 nanosegundos. La base de nuestra hipotética pirámide es la memoria principal, donde existe una mayor cantidad de espacio (puede llegar hasta 1 gigabyte, esto es, mil millones de bytes), pero que tiene la desventaja de que el tiempo de acceso es muy superior, lo que la convierte en mucho más lenta que los registros. Entre ambas se situaría una zona de memoria que se llama memoria caché. La memoria caché es una zona especial de memoria que sirve para optimizar los tiempos de acceso a la memoria RAM por métodos estadísticos Memoria de Acceso Aleatorio (RAM) Las memorias de acceso aleatorio (RAM: Random Access Memory) son memorias construidas sobre semiconductores donde la información se almacena en celdas de memoria que pueden adquirir uno cualquiera de los dos valores del código binario. Las memorias de acceso aleatorio son memorias en la que se puede leer y escribir información. Permite el acceso a cualquier información que contenga con la misma velocidad. Esto significa que se puede acceder aleatoriamente a cualquier información almacenada sin que se afecte la eficiencia del acceso. Contrasta con las memorias secuenciales, por ejemplo una cinta magnética, donde la facilidad de acceso a una información depende del lugar de la cinta donde esté almacenada. Las tecnologías de memorias RAM se basan en celdas de memoria. La memoria RAM es volátil, esto es, cuando se corta la alimentación eléctrica se pierde toda la información que estuviera almacenada en este tipo de memoria. La comunicación de la RAM con la CPU se realiza a través del bus de direcciones y el bus de datos. La memoria RAM se utiliza tanto para almacenar temporalmente programas y datos como para guardar los resultados intermedios que se están manipulando durante un proceso. Una celda de memoria concreta de la RAM se puede referenciar con una dirección de segmento de memoria y un valor determinado dentro de ese segmento llamado «desplazamiento». La RAM está dividida en segmentos de memoria para facilitar su manejo por la unidad de control. Los segmentos de memoria tienen un tamaño múltiplo de 16, de 0 a F en hexadecimal. El rango total varía desde 0000 hasta un valor hexadecimal que depende de la cantidad de semiconductores de memoria RAM con la que se haya configurado el sistema de la computadora. Los segmentos de memoria se agrupan en diferentes áreas de trabajo que permiten delimitar las diversas funciones que se realizan en la memoria. Las áreas de la memoria son:
**_- Memoria convencional.
- Memoria extendida._** La memoria convencional viene delimitada por la capacidad de direccionamiento de memoria de la CPU de la computadora y la capacidad de manejo de memoria que sea capaz de realizar el sistema operativo que gestiona el sistema informático.
Se puede ver un ejemplo en el microprocesador Intel 8088 que constituía la CPU de los primeros Personal Computer de IBM; este microprocesador era capaz de direccionar un máximo de 1 megabyte de memoria, por ello, las primeras versiones del sistema operativo que lo gestionaba no necesitaban manejar más de 640 kilobytes para poder realizar su trabajo. En la actualidad, las unidades centrales de proceso, como el microprocesador 80486, pueden llegar a manejar hasta 4 gigabytes de memoria, por lo que los sistemas operativos como OS/2 o WINDOWS han previsto esta posibilidad, pudiendo manejar esa cantidad de memoria. La memoria convencional se divide en:
- Memoria baja.
- Memoria alta. La memoria baja es el área de memoria del sistema. Ocupa las primeras direcciones de la memoria convencional y está ocupada por las tablas de los vectores de las interrupciones, las rutinas de la ROM-BIOS y la parte residente del sistema operativo. La memoria alta, también se denomina área de memoria del usuario, es la zona en la que se sitúan los códigos de los programas ejecutables y los datos que éstos manejan en las diferentes aplicaciones que la computadora ejecuta. Puede ocurrir que la memoria convencional, es decir, la memoria que existe en la configuración de la computadora no sea suficiente para poder realizar ciertas operaciones en ese sistema informático; para poder solventar ese problema se utiliza la memoria extendida. La memoria extendida se utiliza en computadoras que poseen una CPU que puede direccionar una gran cantidad de memoria, más de 1 megabyte, asociada a sistemas operativos que permiten gestionarla correctamente, es decir, los sistemas operativos multitareas o multiusuarios como UNIX, WINDOWS, sistemas operativos LAN, etc. Estos sistemas operativos permiten instalar el código de los programas de aplicaciones y los datos que éstos manejan fuera del área de la memoria convencional denominada área de memoria del usuario, pudiendo, por tanto, realizar más de un proceso al mismo tiempo o permitiendo trabajar a varios usuarios a la vez en la misma computadora, como en una red de área local. Sin embargo, puede ocurrir que la memoria extendida no tenga el tamaño suficiente para que todos los procesos o todos los usuarios puedan realizar sus tareas al mismo tiempo; una solución que se utiliza para resolver este problema es una simulación de la memoria de trabajo llamada memoria virtual. Esta memoria virtual consiste en que cuando el sistema informático intenta utilizar más memoria de trabajo que la que realmente existe, el gestor de la memoria salva una parte de la información que existe en la memoria, en el disco duro del sistema informático. La parte de la memoria salvada en el disco se llama página; esta página de memoria almacenada queda disponible en la memoria de trabajo para ser utilizada por el sistema informático. Cuando la computadora necesite utilizar la información almacenada en la página guardada en el disco del sistema informático volverá a repetir el proceso salvando otra página de memoria en el disco y recuperando la que estaba almacenada en él. La memoria virtual tiene ventajas e inconvenientes. Entre las v entajas merece la pena destacar que nos permite utilizar una gran cantidad de software, al mismo tiempo dentro del sistema informático, que de otra forma no se podría utilizar al no tener suficiente memoria y que nos permite utilizar mejor los recursos del sistema informático. El principal inconveniente que conlleva la memoria virtual es que si existe una excesiva cantidad de páginas se alentiza considerablemente la velocidad de proceso del sistema informático al tener que acceder constantemente al disco, pudiendo, por ello, causar colapsos en los diferentes procesos.
básicas para que un ordenador pueda arrancar y es la que comprueba todos los discos, memoria, disquetera, periféricos, etc., que están conectados a nuestro equipo para ver si están correctamente configurados. En ella se almacena toda la información o cambios que realizamos cuando añadimos un nuevo disco duro o una disquetera, mantiene la fecha y hora de nuestro ordenador y cualquier otra configuración que cambiemos. ¿Por qué cuando apagamos el ordenador no se borra la hora o fecha, por ejemplo? Porque todos los cambios realizados por el usuario se guardan en una memoria especial, llamada CMOS, que tiene un consumo eléctrico muy bajo, aunque no puede faltarle éste, por lo que le acompaña una pila (acumulador) que suele durar bastantes años, y que además se recarga cuando el ordenador está encendido. La BIOS aparece cuando encendemos el ordenador y en unos pocos segundos ejecuta un test de encendido para verificar que no existe ningún error y en ella Además de las ROM, en las que sólo puede grabar información el fabricante de la memoria, existen otros tipos de memorias no volátiles que se pueden modificar de diversas formas y son de una flexibilidad y potencia de uso mayor que las simples ROM. La utilización de este tipo de memorias permite a los usuarios configurar computadoras dedicadas a tareas concretas, modificando simplemente la programación de los bancos de memoria del sistema informático. Estas memorias son:
- PROM (Programable Read Only Memory o Memoria Programable Sólo de Lectura). Las memorias PROM son memorias sólo de lectura que, a diferencia de las ROM, no vienen programadas desde la fábrica donde se construyen, sino que es el propio usuario el que graba, permanentemente, con medios especiales la información que más le interesa. El principal inconveniente de estas PROM es que no pueden ser reprogramadas nuevamente. - EPROM (Erasable-Programable Read Only Memory o Memoria Borrable y Programable Sólo de Lectura). En una EPROM las celdas de almacenamiento de memorias son dispositivos que, al ser sometidos a impulsos eléctricos, son capaces de almacenar la información, mientras que al ser sometida a luz ultravioleta pierden dicha información. A pesar que una EPROM puede ser borrada y escrita tantas veces como se desee, el proceso de borrado y escritura se realiza fuera del sistema en el que se esta utilizando. Dentro del sistema actua como una memoria de solo lectura - EEROM o EAROM ( ROM eléctricamente alterables o eléctricamente borrables) Estas memorias tienen la ventaja frente a las EPROM de que pueden ser borrar y reprogramar cada byte de la memoria individualmente y pueden ser reprogramadas en el mismo sistema en que son utilizadas, aunque tienen el inconveniente de ser muy caras. Memoria Caché La memoria caché es una zona especial de la memoria principal que se construye con una tecnología de acceso mucho más rápida que la memoria RAM convencional. La velocidad de la caché con respecto a la memoria RAM convencional es del orden de 5 a 10 veces superior. A medida que los microprocesadores fueron haciéndose más y más rápidos comenzó a producirse una disfunción con la velocidad de acceso a la memoria de trabajo que se conectaba a ellos en el sistema informático. Cada vez que el microprocesador del sistema informático accede a la memoria RAM para leer o escribir información tiene que esperar hasta que la memoria RAM está lista para recibir o enviar los datos. Para realizar estas operaciones de lectura y escritura más rápidamente se utiliza un subsistema de memoria intermedia entre el microprocesador y la memoria RAM convencional que es la denominada memoria caché. El funcionamiento de la memoria caché se basa en que al cargar una información en la memoria principal (sean instrucciones o datos) ésta se carga en zonas adyacentes de la memoria. El controlador especial situado dentro del subsistema de la memoria caché será el que determine dinámicamente qué posiciones de la memoria RAM convencional pueden ser utilizadas con más frecuencia por la aplicación que está ejecutándose en ese momento y traslada la información almacenada en ellas a la memoria caché. La siguiente vez que el microprocesador necesite acceder a la memoria RAM
convencional existirá una gran probabilidad de que la información que necesita encontrar se encuentre en las direcciones de memoria adyacentes a las ya utilizadas. Como estas direcciones de memorias adyacentes ya se encuentran almacenadas en la memoria caché, el tiempo de acceso a la información disminuye en gran medida. La utilización de algoritmos estadísticos de acceso a los datos permiten una gestión mucho más racional del manejo de la memoria RAM convencional, disminuyendo los tiempos de acceso a la memoria convencional y acercando ese tiempo de acceso al de la propia caché. La memoria caché carga en su área de memoria propia el segmento de la memoria principal contiguo al que se está procesando. Debido a que, estadísticamente, existe una gran probabilidad de que la siguiente área de memoria que necesite la aplicación que está corriendo en ese momento sea la que se encuentra en el área de la caché, se optimiza el tiempo de acceso a la memoria, ya que debe recordarse que el acceso a la memoria caché es mucho más rápido que el acceso a la memoria RAM convencional. El tamaño de las memorias caché más habituales oscila entre los 8 y los 64 kbytes. Reloj El reloj de una computadora se utiliza para dos funciones principales:
- Para sincronizar las diversas operaciones que realizan los diferentes subcomponentes del sistema informático.
- Para saber la hora. El reloj físicamente es un circuito integrado que emite una cantidad de pulsos por segundo, de manera constante. Al número de pulsos que emite el reloj cada segundo se llama frecuencia del reloj. La frecuencia del reloj se mide en ciclos por segundo, también llamados hertzios, siendo cada ciclo un pulso del reloj. Como la frecuencia del reloj es de varios millones de pulsos por segundo se expresa habitualmente en megaherzios. El reloj marca la velocidad de proceso de la computadora generando una señal periódica que es utilizada por todos los componentes del sistema informático para sincronizar y coordinar las actividades operativas, evitando el que un componente maneje unos datos incorrectamente o que la velocidad de transmisión de datos entre dos componentes sea distinta. Cuanto mayor sea la frecuencia del reloj mayor será la velocidad de proceso de la computadora y podrá realizar mayor cantidad de instrucciones elementales en un segundo. El rango de frecuencia de los microprocesadores oscila entre los 4,77 megaherzios del primer PC diseñado por IBM y los 200 megaherzios de las actuales computadoras basadas en los chips Intel Pentium. TARJETAS DE EXPANSIÓN INTERNA Las tarjetas de expansión están diseñadas y dedicadas a actividades específicas, como pueden ser las de controlar la salida de vídeo de la computadora, gráficas, comunicaciones, etc. Las tarjetas de expansión no forman parte de la unidad central de proceso, pero están conectadas directamente a ésta a través del bus, generalmente dentro de la propia caja de la unidad central del sistema, y controladas por la CPU en todas sus operaciones. Las tarjetas de expansión complementan y ayudan a la placa base y, por tanto, al microprocesador central descargándole de tareas que retardarían los procesos de la CPU, añadiendo al mismo tiempo una serie de posibilidades operativas que no estaban previstas en los primeros modelos de computadoras. A lo largo de la historia del desarrollo de las computadoras se han ido aprovechando diseños técnicos anteriores para crear subcomponentes de sistemas informáticos de complejidad superior; un ejemplo puede ser el microprocesador 8086 que sirvió como
que estén preparadas para ello. La utilización, o no, del color permite realizar la siguiente diferenciación:
- Monocromas: Utilizan sólo un color que resalta sobre el fondo de la pantalla de la computadora. - Policromas: Utilizan la serie de tres colores fundamentales (rojo, azul y verde) para obtener las diferentes mezclas de colores y tonos que se van a representar en la pantalla del sistema informático.
3. Resolución gráfica.
Es una matriz formada por la cantidad total de líneas de información y el número de puntos en que se puede dividir cada una de las líneas. Esta matriz es la información que la tarjeta gráfica envía hacia la pantalla de la computadora. A continuación van a estudiarse los tipos de tarjetas gráficas más conocidas: Tarjeta gráfica Hércules. Las tarjetas gráficas Hércules son tarjetas de vídeo que trabajan en modo gráfico en sistemas informáticos cuya configuración incluye pantallas monocromas. Fueron diseñadas por Hercules Corp. para poder crear gráficos en las pantallas monocromas de las primeras computadoras personales debido a que la tarjeta de vídeo que incluían estos sistemas informáticos, el Adaptador Monocromo de IBM, sólo podía trabajar en modo texto. Debido a que Hercules Corp. era una empresa independiente, IBM nunca consideró a la tarjeta de vídeo creada por ella como un estándar, aunque sí lo fue de hecho. Este modelo de tarjeta de vídeo posee una resolución gráfica de 720 puntos por 348 líneas. Tarjeta gráfica CGA. La tarjeta gráfica CGA (Color Graphics Adapter-Adaptador de Gráficos Color) fue diseñada para introducir el color en el mundo de la microinformática. Las tarjetas gráficas CGA trabajan en los modos texto y gráfico, pudiendo conectarse a ellas pantallas de computadora monocromas y de color. El problema que presentan las CGA es que su resolución gráfica es muy pobre en comparación con el resto de las tarjetas gráficas del mercado, siendo de 640 puntos por 240 líneas en modo monocromo y de 320 puntos por 200 líneas trabajando con cuatro colores. Tarjeta gráfica EGA. La EGA (Enhanced Graphics Adapter-Adaptador Mejorado de Gráficos) es una tarjeta de vídeo que trabaja en modo gráfico y mejora en gran medida las prestaciones de la CGA. Esta tarjeta gráfica trabaja con pantallas de computadora monocromas o de color. La resolución de la tarjeta gráfica EGA es de 640 puntos por 350 líneas y maneja hasta 16 colores al mismo tiempo. Tarjeta gráfica MCGA. Esta tarjeta gráfica (Microchannel Graphics Adapter-Adaptador Gráfico Microchannel) fue diseñada por IBM para trabajar en sus microcomputadoras del tipo PS/2. La MCGA tenía una resolución máxima de 640 puntos por 400 líneas en modo monocromo, reduciéndose a medida que se aumentaba el número de colores con que se trabajaba. Tarjeta gráfica VGA. La tarjeta gráfica VGA (Video Graphics Adapter-Adaptador Vídeo de Gráficos) se diseñó, como la anterior, para los sistemas informáticos PS/2 de IBM. La diferencia entre ambas tarjetas gráficas es que si la anterior se instaló en los sistemas informáticos menos
potentes, la VGA se instaló en los sistemas informáticos más potentes de la gama PS/2, debido a su mejor resolución. Al contrario que la MCGA, la tarjeta gráfica VGA sí tuvo un modelo compatible con el bus habitual de los sistemas PC y gracias a su calidad de diseño y fabricación ha llegado a convertirse en un estándar dentro del mercado microinformático. La resolución de esta tarjeta gráfica tiene dos modos distintos:
- La resolución en modo texto es de 720 puntos por 400 líneas manejando los dos colores del monocromo.
- La resolución en modo gráfico es de 640 puntos por 480 líneas y maneja 16 colores. Tarjeta gráfica SVGA. La tarjeta gráfica SVGA (Super Video Graphics Adapte-Super Adaptador Vídeo de Gráficos) es un diseño de reciente creación. Ha sido introducida en el mercado como una tarjeta gráfica VGA, ampliada y mejorada, que rápidamente está consiguiendo una importante cuota de instalación en las configuraciones de los nuevos sistemas informáticos. La posibilidad de manejo por la propia tarjeta gráfica de un megabyte de memoria DRAM, que puede ampliarse hasta los dos megabytes, supone una importante potencia gráfica que da, a los sistemas microinformáticos, posibilidades de manejo de gráficos que antes sólo podían realizar las estaciones de trabajo o las minicomputadoras. La resolución de esta tarjeta gráfica es muy alta, llegando a los 1.280 puntos por 1. líneas.
Tarjetas Controladoras de Entrada y Salida de Datos
La función principal de estos dispositivos es adaptar la información procesada por la unidad central de proceso, canalizando las transferencias de información entre la computadora y los dispositivos periféricos exteriores. Con las tarjetas controladoras de entrada y salida de datos se consigue:
- Independencia funcional entre la unidad central de proceso y los periféricos asociados a ella. Las tarjetas controladoras evitan la lentitud de los procesos debido a la diferencia de velocidad entre la CPU y los periféricos.
- Adaptación de diversos tipos de periféricos al sistema informático, independientemente de que la operatividad entre ellos y la computadora no sea compatible.
- Pueden servir de traductoras entre el modo digital de la computadora y el analógico del de otros medios por los que se pueden establecer enlaces entre sistemas informáticos.
Tarjetas Controladoras de Comunicaciones
Las tarjetas controladoras de comunicaciones son unidades que permiten la conexión de una computadora central, denominada sistema central o servidor, con una serie de computadoras menos potentes que utilizan parte de los recursos del servidor para aumentar su operatividad. La conexión se produce a través de una serie de enlaces que unen todas las computadoras entre sí formando una red de comunicaciones. Si los sistemas informáticos que constituyen esta red de comunicaciones se encuentra en una zona no muy extensa, no mayor que un edificio, la red se denomina Red de Area Local (LAN - Local Area Network). Si la red de comunicaciones tiene una extensión mayor y se utilizan los servicios de las compañías telefónicas para enlazar las diferentes computadoras que componen la red, ésta se denomina Red de Area Extensa ( WAN -Wide Area Network). Las tarjetas controladoras de comunicaciones más comunes son las tarjetas de conexión
