Arquitectura de Computadores: Componentes y Funcionamiento

Componentes de un Ordenador y su Funcionamiento

Tipos de Conexiones

Las conexiones típicas de la interfaz de entrada/salida integradas en la placa base de los ordenadores actuales son las siguientes:

• Puertos del teclado y del ratón.
• Controlador IDE, SATA. Se utiliza para conectar discos duros, unidades de CD, DVD y otros dispositivos.
• Puertos de comunicación serie y paralelo.
• Puertos USB.
• Conectores de audio, vídeo y red.

BIOS y el Proceso de Arranque

La BIOS es un conjunto de programas elementales, grabados en un chip de la placa base denominado ROM BIOS, que se encarga de realizar las funciones necesarias para que el ordenador arranque.

Existe también la BIOS de la tarjeta gráfica, que proporciona al ordenador las instrucciones necesarias para usar la pantalla en el proceso de arranque. Es totalmente independiente de la BIOS del sistema. La BIOS de la tarjeta gráfica está diseñada para soportar todos los componentes de la tarjeta gráfica.

Pasos del Proceso de Arranque:

1. POST (Power On Self Test): La BIOS realiza un chequeo de todos los componentes de hardware. Si encuentra algún fallo, avisa mediante un mensaje en la pantalla o con pitidos de alarma.
2. Inicialización de la BIOS de la Tarjeta Gráfica: Si el POST no encuentra problemas, la BIOS del sistema busca la BIOS del adaptador de vídeo y la inicia.
3. Información de la BIOS: Se muestra información sobre el fabricante y la versión de la BIOS.
4. Pruebas del Sistema: La BIOS inicia una serie de pruebas del sistema, incluyendo la cantidad de memoria RAM detectada. Los mensajes de error que surjan se presentarán en la pantalla.
5. Detección de Dispositivos: La BIOS comprueba los dispositivos presentes y sus características, como unidades de disco y CD-ROM.
6. Configuración Plug-and-Play: Si la BIOS soporta la tecnología plug-and-play (PnP BIOS), configura automáticamente los dispositivos detectados.
7. Resumen de Datos: Al final de la secuencia, la BIOS presenta una pantalla de resumen de datos.

Modificación de la BIOS

Antiguamente, la ROM BIOS no se podía modificar. Actualmente, es posible acceder a la configuración de la BIOS a través del Setup de la BIOS, también conocido como CMOS Setup Utility, ya que los parámetros de configuración básica se escriben en una memoria CMOS.

La CMOS se alimenta permanentemente de una batería, por lo que los valores almacenados se mantienen incluso si se apaga el ordenador. Para borrar el CMOS, se puede utilizar un reseteador de CMOS (CMOS-Reset-Jumper) o retirar la pila durante unos segundos.

La BIOS también almacena datos de configuración en un chip de memoria llamado NVRAM. La BIOS actúa durante un breve espacio de tiempo al inicio y luego cede el control al sistema operativo. Para acceder a la BIOS, debemos hacerlo en esos primeros instantes. Generalmente, aparece un mensaje en la parte inferior de la pantalla que indica cómo entrar en la BIOS, como por ejemplo: «Press DEL to enter SETUP».

Soporte para Dispositivos de Entrada/Salida

Dentro de la BIOS se encuentran las instrucciones necesarias para acceder a los dispositivos de entrada/salida. Estas instrucciones se encuentran a través de las direcciones contenidas en la tabla de vectores de interrupción, que se carga en memoria durante el proceso de inicio del sistema. De esta forma, cualquier programa que se cargue en el ordenador puede saber en qué dirección buscar para encontrar los servicios deseados.

RAMDAC

El RAMDAC es el componente encargado de convertir los datos digitales de la memoria de vídeo en señales analógicas para enviarlas al monitor. Es capaz de dar soporte a diferentes velocidades de refresco del monitor (se recomienda trabajar a partir de 75 Hz, nunca con menos de 60 Hz). Actualmente, el RAMDAC está quedando obsoleto.

• La frecuencia de actualización (o velocidad de refresco) es el número de veces que se dibuja la imagen en la pantalla por segundo. Se mide en Hz.

Preguntas de Repaso

• Velocidad FSB: Velocidad a la que el microprocesador se comunica con la placa base.
• Arranque en frío: Ocurre cuando el PC se enciende después de haber estado apagado.
• Chipset: Maneja la transferencia de datos entre la CPU, la memoria y los dispositivos periféricos. También ofrece soporte para el bus de expansión.
• Decodificador de Instrucciones (DI): Componente de la Unidad de Control (UC) que se encarga de interpretar las instrucciones del programa.
• PCI Express: Tecnología que permite conectar dispositivos a la ranura de la placa base sin necesidad de apagar el PC.
• Procesador Xeon: Diseñado especialmente para servidores.
• Tarjetas de Red Express: Tienen dos factores de forma: 34 y 54. Soportan dos sistemas de conectividad: USB y PCIe.
• Tarjetas Sintonizadoras: Permiten recibir señales de televisión. Pueden ser satélite, analógicas, híbridas o digitales.
• DSP (Digital Signal Processor): Microprocesador que gestiona el sonido, realizando tareas como la compresión y descompresión de la señal.
• Sound Blaster 16: Tarjeta de sonido capaz de manejar simultáneamente 16 voces o canales.
• Tarjeta de Red Wi-Fi 5: Opera en la banda de 5 GHz.
• Wake on LAN (WOL): Estándar de redes Ethernet que permite encender remotamente computadoras apagadas mediante el envío de un"magic packe".

Operaciones de Lectura y Escritura en Memoria

Para realizar operaciones de lectura o escritura en una celda de memoria, se utilizan los siguientes componentes:

• Registro de Dirección (RDM): Almacena la dirección de la celda de memoria a la que se quiere acceder.
• Registro de Intercambio de Datos (RIM): Almacena los datos que se van a escribir en la memoria o que se han leído de ella.
• Selector de Memoria o Decodificador de Direcciones: Dispositivo que conecta la celda de memoria cuya dirección figura en el RDM con el registro de intercambio RIM, y que posibilita la transferencia de los datos en un sentido o en otro dependiendo de la operación de lectura o de escritura.

Funciones del Sistema Operativo (SO)

• Proporciona una interfaz que permite al usuario interactuar fácilmente con el hardware.
• Reconoce los componentes instalados en el PC.
• Administra y gestiona la información.
• Maneja las interrupciones para dar prioridad a los programas.
• Gestiona el espacio de memoria asignado a cada aplicación y usuario. Cuando la memoria física es insuficiente, utiliza la memoria virtual.
• Gestiona de manera eficiente los recursos del sistema.