Microprocesador

El microprocesador es la parte de la computadora diseñada para llevar acabo o ejecutar los programas. Este viene siendo el cerebro de la computadora, el motor, el corazón de esta máquina. Este ejecuta instrucciones que se le dan a la computadora a muy bajo nivel haciendo operaciones lógicas simples, como sumar, restar, multiplicar y dividir. El microprocesador, o simplemente el micro, es el cerebro del ordenador. Es un chip, un tipo de componente electrónico en cuyo interior existen miles (o millones) de elementos llamados transistores, cuya combinación permite realizar el trabajo que tenga encomendado el chip.

Capacidades Indispensables del Microprocesador

Los microprocesadores deben cumplir con ciertas capacidades, la primera leer y escribir información en la memoria de la computadora. Esto es decisivo ya que en las instrucciones del programa que ejecuta el microprocesador y los datos sobre los cuales trabaja están almacenados temporalmente en esa memoria. La otra capacidad es reconocer y ejecutar una serie de comandos o instrucciones proporcionados por los programas. La tercera capacidad es decirle a otras partes de la computadora lo que deben de hacer, para que el micro pueda dirigir la operación a la computadora. En pocas palabras los circuitos de control de la MPU o microprocesador tienen la función de decodificar y ejecutar el programa (un conjunto de instrucciones para el procesamiento de los datos).

Reloj

El reloj de una computadora se utiliza para dos funciones principales:

1. Para sincronizar las diversas operaciones que realizan los diferentes subcomponentes del sistema informático.

2. 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.

Buses

El Bus es la vía a través de la que se van a transmitir y recibir todas las comunicaciones, tanto internas como externas, del sistema informático.

El bus es solamente un Dispositivo de Transferencia de Información entre los componentes conectados a él, no almacena información alguna en ningún momento.

Los datos, en forma de señal eléctrica, sólo permanecen en el bus el tiempo que necesitan en recorrer la distancia entre los dos componentes implicados en la transferencia.

En una unidad central de sistema típica el bus se subdivide en tres buses o grupos de líneas:

• Bus de Direcciones.

• Bus de Datos.
• Bus de Control.

Bus de Direcciones
Es un canal de comunicaciones constituido por líneas que apuntan a la dirección de memoria que ocupa o va a ocupar la información a tratar.

Una vez direccionada la posición, la información, almacenada en la memoria hasta ese momento, pasará a la CPU a través del bus de datos.

Para determinar la cantidad de memoria directamente accesible por la CPU, hay que tener en cuenta el número de líneas que integran el bus de direcciones, ya que cuanto mayor sea el número de líneas, mayor será la cantidad de direcciones y, por tanto, de memoria a manejar por el sistema informático.

Bus de Datos
El bus de datos es el medio por el que se transmite la instrucción o dato apuntado por el bus de direcciones.

Es usado para realizar el intercambio de instrucciones y datos tanto internamente, entre los diferentes componentes del sistema informático, como externamente, entre el sistema informático y los diferentes subsistemas periféricos que se encuentran en el exterior.

Una de las características principales de una computadora es el número de bits que puede transferir el bus de datos (16, 32, 64, etc.). Cuanto mayor sea este número, mayor será la cantidad de información que se puede manejar al mismo tiempo.

Bus de Control
Es un número variable de líneas a través de las que se controlan las unidades complementarias.
El número de líneas de control dependerá directamente de la cantidad que pueda soportar el tipo de CPU utilizada y de su capacidad de direccionamiento de información.

Tipos de Memoria

Memoria RAM

Es la memoria de trabajo. Las siglas significan Random Access Memory(Memoria de acceso aleatorio)

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.

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».

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: La Memoria Convencional viene delimitada por la capacidad de direccionamiento de memoria del CPU de la computadora y la capacidad de manejo de memoria que sea capaz de realizar el sistema operativo que gestiona el sistema informático.

La Memoria Convencional se divide en:

- 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.

- 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.

• 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.

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 Memoria Virtual tiene Ventajas e Inconvenientes.

Entre las Ventajas 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 ralentiza considerablemente la velocidad de proceso del sistema informático al tener que acceder constantemente al disco, pudiendo, por ello, causar colapsos en los diferentes procesos.

La memoria expandida utilizaba una zona de la memoria convencional para crear un mapa de la cantidad de memoria expandida que se añade al sistema informático. El mapa permitirá que, cuando un programa de aplicación lo solicite, el gestor de la memoria expandida distribuya por las diferentes páginas en que se dividen los bancos de memoria los datos que la aplicación no puede manejar en la memoria convencional.

Como los tipos de memorias vistos anteriormente, la Memoria Expandida tiene también ventajas e inconvenientes.

La principal Ventaja es que al no realizar accesos al disco del sistema informático es mucho más rápida que la memoria virtual, pero el Inconveniente con que se encuentra la memoria expandida es que como los que tienen que solicitar su utilización son los propios programas de aplicación, en este tipo de memorias sólo se pueden almacenar datos, debiéndose colocar el código de los programas de aplicación en la memoria convencional.

Existen dos tipos de memorias RAM:

• RAM Estáticas (SRAM): Son ráapidas, caras, de alto consumo, útiles como memoria cahé L2.


• RAM Dinámicas (DRAM): Son lentas, baratas, de bajo consumo, se usa como memoria principal.

Memoria ROM

La ROM (Read Only Memory) es una «Memoria Sólo de Lectura». En ella sólo se puede leer la información que contiene, no es posible modificarla. En este tipo de memoria se acostumbra a guardar las instrucciones de arranque y el funcionamiento coordinado de la computadora.

Las memorias de este tipo, al contrario que las RAM, no son volátiles, pero se pueden deteriorar a causa de campos magnéticos demasiado potentes.

La comunicación con el procesador se realiza, al igual que en las memorias RAM, a través de los buses de direcciones y datos.

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.

• EPROM (Erasable-Programable Read Only Memory o Memoria Borrable y Programable Sólo de Lectura): Las EPROM tienen la ventaja, con respecto a las otras memorias ROM, de que pueden ser reutilizables ya que, aunque la información que se almacena en ellas permanece permanentemente grabada, ésta se puede borrar y volver a grabar mediante procesos especiales, como puede ser el mantenerlas durante treinta minutos bajo una fuente de rayos ultravioletas para borrarlas.

• EEPROM (Electrically Erasable-Programable Read Only Memory o Memoria Borrable y Programable Eléctricamente Sólo de Lectura): Las EEPROM aumentan, más si cabe, su ventaja con respecto a los anteriores tipos de memorias, ya que la información que se almacena en ellas se puede manipular con energía eléctrica y no es necesaria la utilización de rayos ultravioletas.

La Computadora

Una computadora (del latín computare -calcular-), también denominada como ordenador o computador es un sistema digital con tecnología microelectrónica, capaz de recibir y procesar datos a partir de un grupo de instrucciones denominadas programas, y finalmente transferir la información procesada o guardarla en algún tipo de dispositivo o unidad de almacenamiento.

La característica principal que la distingue de otros dispositivos similares, como una calculadora no programable, es que puede realizar tareas muy diversas cargando distintos programas en la memoria para que el procesador los ejecute.

Partes de una Computadora

A) Hardware: Se refiere a la parte física y material que esta formada una computadora, se clasifica en tres partes:

1. UNIDAD DE ENTRADA.-Permite el ingreso de datos y programas a la computadora y entre los dispositivis de entrada tenemos:

- Teclado

- Cintas

- Mouse

- Scanner

- Lápiz óptico, etc.

2. UNIDAD DE SALIDA.- Muestra los resultados obtenidos en un proceso:

- Monitor

- Impresora

- Plotters, etc.

3. UNIDAD CENTRAL DE PROCESO (CPU o CASE).- Es pieza principal de la computadora, el cual se divide en tres partes:

• Unidad Aritmética Lógica (ALU): Es el dispositivo diseñado y construido para llevar a cabo las operaciones elementales como las operaciones aritméticas (suma, resta), operaciones lógicas (Y, O, NO), y operaciones de comparación o relacionales. En esta unidad es en donde se hace todo el trabajo computacional.

• Unidad de Control: Sigue la dirección de las posiciones en memoria que contienen la instrucción que el computador va a realizar en ese momento; recupera la información poniéndola en la ALU para la operación que debe desarrollar. Transfiere luego el resultado a ubicaciones apropiadas en la memoria. Una vez que ocurre lo anterior, la unidad de control va a la siguiente instrucción (normalmente situada en la siguiente posición, a menos que la instrucción sea una instrucción de salto, informando a la computadora de que la próxima instrucción estará ubicada en otra posición de la memoria). Está formada por un dispositivo electrónico denominado MICROPROCESADOR (cerebro de la computadora).

• Memoria: Es parte de la computadora donde se guardan en forma temporal datos, programas y los resultados que se ad quieren en un programa. Está formado por un conjunto de CELDAS en las cuales se pueden almacenar un carácter por celda.

Un carácter puede ser:

- Una letra.

- Un número.

- Un símbolo.

- Un espacio (con la tecla espaceadora).

Un carácter se expresa de la siguiente manera:

10110011}BYTE=8BITS

Esto quiere decir que un byte es igual a 8 bits, que puede ser un número, una letra un símbolo, etc.

B) Software: Es la parte lógica de la computadora. Algunos programas que conocemos son: WORD, EXCEL, VISUAL BASIC, JAVA, etc., forman la parte lógica la computadora; además, estos no tiene forma física.

Arquitectura Computacional

Es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.