Introducción a la Arquitectura de Computadoras y Sistemas Operativos

Introducción a la Arquitectura de Computadoras

Historia de la Informática

Generaciones de computadoras:

• 1ª Generación: Válvula de vacío
• Transistor
• Circuito integrado
• Microprocesador
• Proceso en paralelo

Pioneros de la informática:

• Charles Babbage: Creador de la Máquina Diferencial, uno de los primeros ordenadores mecánicos completos.
• Ada Lovelace: Considerada la primera programadora de la historia, creó programas para la Máquina Diferencial.
• Alan Turing: Padre de la informática moderna, creó un modelo de computación universal y propuso el famoso Test de Turing para Inteligencia Artificial.
• Richard Stallman: Fundador de la FSF (Free Software Foundation), creador del proyecto GNU, sistema operativo libre que emplea el núcleo Linux.

Arquitectura de von Neumann

La arquitectura de von Neumann separa los componentes físicos (hardware) de las instrucciones (software). Divide los ordenadores en piezas con una única función, que se combinan para realizar tareas complejas.

Componentes principales:

• CPU (Unidad Central de Procesamiento):
  • CU (Unidad de Control): Recoge las instrucciones de los programas, las interpreta y controla su ejecución.
  • ALU (Unidad Aritmético-Lógica): Realiza las operaciones elementales de tipo aritmético (sumas, restas…) y lógico (comparaciones).
  • FPU (Unidad de Coma Flotante): Parte de la ALU que realiza las operaciones con decimales.
  • Registros: Memoria auxiliar que emplea la CPU para guardar resultados intermedios. De poca capacidad, pero muy rápida.

Buses: Canales de comunicación entre dos elementos de un ordenador.

• Bus de datos: Transmite las instrucciones y los datos.
• Bus de direcciones: Transmite direcciones de memoria, para indicar dónde almacenar los datos.
• Bus de control: Transmite señales para mantener el sistema sincronizado.

BIOS (Sistema Básico de Entrada/Salida)

Controla las funciones de bajo nivel del ordenador, como las comunicaciones entre elementos básicos. También se encarga de la secuencia de arranque.

Dispositivos controlados por la BIOS:

• Placa base
• CPU
• RAM
• Discos duros
• Puertos internos y externos
• Tarjetas de expansión

Si hay algún error, el ordenador emite una secuencia de pitidos y se detiene el arranque. Si todo es correcto, la BIOS activa el Bootstrap Loader, que busca un sistema operativo en las unidades de almacenamiento y lo carga.

Sistemas Operativos

El sistema operativo permite que el software de aplicación controle el ordenador de un modo fácil y estándar. El software de programación permite crear más software.

Ejemplos de Sistemas Operativos:

• Windows 95
• Windows ME (Millenium Edition) (2000)
• Windows XP
• Windows Vista
• Windows 7
• Windows 8
• Windows 10
• GNU/Linux

Licencias de Software:

• GPL: Usada por GNU/Linux. Garantiza que el software sea libre y gratuito, con acceso al código y posibilidad de modificaciones, manteniendo la licencia GPL.
• BSD: Similar a la GPL, pero el software modificado puede tener cualquier licencia, incluso una privativa.