Fundamentos de Computadoras: Hardware, Software y Arquitectura Interna

Conceptos Fundamentales: Hardware y Software

Hardware: Es el conjunto de todos los componentes físicos de una computadora, como por ejemplo: las unidades de disco.

Software: Es el conjunto de los programas, procedimientos, reglas, documentación y datos asociados que forman parte de las operaciones de un sistema de computación. Es intangible, existe como información, ideas, conceptos.

Arquitectura de una Computadora

Unidad Central de Procesamiento (CPU)

La CPU (Central Processing Unit) es el microprocesador (µP) de la computadora. Tiene la capacidad de interpretar las instrucciones y procesar los datos contenidos en los programas. Está dividida en:

• Los Registros: Son espacios de memoria tipo RAM donde la CPU almacena temporalmente datos e instrucciones.
• La Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Es el dispositivo diseñado y construido para llevar a cabo las operaciones elementales, como las operaciones aritméticas, operaciones lógicas y operaciones de comparación o relaciones. En esta unidad es donde se realiza todo el trabajo computacional.
• La Unidad de Control (UC): Es la encargada de activar o desactivar los diversos componentes del microprocesador. Interpreta y ejecuta las instrucciones almacenadas en la memoria principal y genera las señales de control necesarias para ejecutarlas.

La Memoria Principal (RAM)

La memoria principal es una secuencia de celdas de almacenamiento numeradas, donde cada una almacena un “byte”.

Las ”celdas” contienen instrucciones y datos que se necesitan para llevar a cabo las acciones con la computadora. Esta memoria es de un tipo especial denominado RAM (Random Access Memory). Se caracteriza por su volatilidad, es decir, se pierde su contenido si se desconecta la alimentación eléctrica. Debido a este inconveniente, en el esquema de una computadora se incluye un Almacenamiento Secundario o auxiliar (como discos rígidos), que tienen la característica de ser no volátiles. De esta manera, cuando se termina de escribir un documento o programa en la memoria principal, a efectos de no perderlo, se debe guardar en algún almacenamiento secundario.

Los Dispositivos de Entrada/Salida (E/S)

Los Dispositivos de Entrada/Salida (E/S) sirven a la computadora para obtener información del mundo exterior y comunicar los resultados generados por la computadora al exterior.

Funcionamiento Básico de una PC

Básicamente, el funcionamiento de una PC se divide en cuatro grupos de tareas:

• La CPU procesa los datos que recibe.
• La memoria almacena la información, tanto por procesar como ya procesada.
• Los puertos de entrada reciben la información para procesarla o almacenarla.
• Los puertos de salida sacan la información de la computadora después de su procesamiento.

Para que esta estructura funcione, todos los elementos que componen una computadora deben comunicarse entre sí, de forma que la información pueda circular entre los distintos grupos de tareas. De esta comunicación interna se encarga el bus del sistema, que interconecta los componentes básicos de la PC.

El proceso general es el siguiente: La PC guarda los datos e instrucciones en la memoria RAM. Luego, el microprocesador trae las instrucciones y los datos de la memoria y ejecuta las instrucciones. Guarda los resultados en la memoria y va por la siguiente instrucción. Este procedimiento se repite continuamente.

Tipos de Memorias: RAM vs. ROM

Existen principalmente dos tipos de memorias internas: RAM y ROM (Read-Only Memory). Ambos tipos almacenan datos e instrucciones que el microprocesador puede ejecutar. La gran diferencia entre la memoria RAM y la ROM es la forma en que cada una de ellas mantiene la información.

El microprocesador puede almacenar y recuperar datos en la memoria RAM de forma ágil y rápida, pero estos se pierden al desconectar la máquina (es volátil). En el caso de la memoria ROM, el procesador no puede almacenar información nueva, solo leerla, y su contenido no se pierde cuando se desconecta la computadora (es no volátil). Gracias a esta característica, cuando...