ARQUITECTURA DE UN ORDENADOR:

¿Qué es la arquitectura de un ordenador?

Un ordenador es un dispositivo electrónico capaz de recibir un conjunto de instrucciones y ejecutarlas realizando cálculos sobre los datos numéricos. La arquitectura de los ordenadores es el estudio de la estructura, funcionamiento y diseño de los mismos. Va referido, sobre todo aspectos de hardware, pero también afecta a algunas cuestiones de software. 

 COMPONENTES DE UN ORDENADOR:

HARDWARE:

¿Qué es el Hardware?

El hardware es el conjunto de elementos físicos o materiales que constituyen un ordenador  o un sistema informático. Se divide en estructura interna y estructura externa:

1. Estructura interna:

• La Pantalla o monitor de computadora: Es un dispositivo de salida que, mediante una interfaz, muestra los resultados del procesamiento de una computadora

• Teclado: Es un dispositivo periférico de entrada, que convierte la acción mecánica de pulsar una serie de pulsos eléctricos codificados que permiten identificarla. Las teclas que lo constituyen sirven para entrar caracteres alfanuméricos y comandos a una computadora.

• El Mouse: Es un dispositivo señalador o de entrada, recibe esta denominación por su apariencia.Para poder indicar la trayectoria que recorrió, a medida que se desplaza, el Mouse debe enviar al computador señales eléctricas binarias que permitan reconstruir su trayectoria, con el fin que la misma sea repetida por una flecha en el monitor.

• Impresora: Periférico para salida de información en forma física como en papel, acetato o adhesivos. La impresión puede ser en negro o en colores según el tipo de impresora que se tenga.

• Escáner: Este es un dispositivo para la entrada de información, permite capturar imágenes y texto para ser trabajadas en el computador. El proceso que realiza el escáner consiste en transformar las imágenes a formato digital, es decir en series de 0 y de 1, pudiendo entonces ser almacenadas, retocadas, impresas o ser utilizadas para ilustrar un texto.

• Fax Modem Externo: Dispositivo de salida permite enviar y recibir faxes, algunos tienen contestador automático y otros servicios.

• CPU: La Unidad central de proceso o CPU, es un circuito microscópico que interpreta y ejecuta instrucciones. Se ocupa del control y el proceso de datos en los ordenadores. La CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos. La CPU se comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus. El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por ejemplo, un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un monitor o una impresora).

• Unidad de CD-ROM: Para leer discos compactos (CD) se necesita un lector de CD-ROM, que es un dispositivo dependiente del ordenador y controlado por éste. Estos lectores admiten tanto discos compactos musicales como CD-ROM, y se han hecho prácticamente indispensables para usos generales. Con un tamaño ajustado al hueco de 5 ¼ " de la caja del ordenador, el lector se distingue por el aspecto de la parte que queda hacia afuera, la cual tiene recuerda a los lectores de discos compactos musicales de los equipos de sonido, pues al igual que estos, dispone de una bandeja que puede ser extraida mediante la pulsación de un botón, para colocar el disco en ella.

• Módem: Es un dispositivo de hardware que se conecta con tu ordenador y a una línea telefónica. Permite al ordenador conectarse con otros ordenadores a través del sistema de teléfono. Básicamente, los módems son para los ordenadores lo que un teléfono hace para los seres humanos. Generalmente, hay tres tipos de módem: externos, tarjetas PC, e internos.La mayoría de los ordenadores actuales tienen módems internos así que puedes enchufar el cable del teléfono directamente al ordenador.

• Los puertos USB o (Universal Serial Bus):Son un tipo de puertos de una gran utilidad, con una velocidad de transmisión bastante alta (480Mbps teóricos en el caso de USB 2.0), con conexión en caliente (es decir, que conectamos con el encendido), pero que se pueden estropear con una cierta facilidad. Los puertos USB son transmisores de datos (entrada y salida), pero también con transmisores de alimentación (5 voltios). Esto hace que sea un puerto bastante delicado, ya que hay bastantes factores que influyen en una posible avería de este dispositivo.

2. Estructura interna:

• La placa base: La placa base o placa madre es el dispositivo sobre el que se montan los distintos elementos que se encuentran en el interior de la CPU. Sus funciones incluyen, anclaje de los distintos elementos, comunicación y conexionado para periféricos externos como pueden ser teclados, ratones o el monitor.Los circuitos y conexiones que encuentras sobre cualquier placa base es lo que denominamos chipset. Algunos modelos de placas disponen de tarjeta gráfica o de sonido integradas. En estos puedes optar por no añadir una adicional si es suficiente para tus necesidades. Esto te permite en por ejemplo en equipos pensado para trabajar en oficina donde la gráfica no es muy importante poder ahorrar algo de dinero no teniendo que comprar una discreta.Es muy importante, al elegir una placa base conocer qué cantidad máxima de memoria RAM puedes añadir, número y tipo de conexiones externas que tiene, y que procesadores soporta.

• Disco duro: Un disco duro (del inglés hard disk (HD) es un disco magnético en el que puedes almacenar datos de ordenador. El disco duro es la parte de tu ordenador que contiene la información electrónica y donde se almacenan todos los programas (software). Es uno de los componentes del hardware más importantes dentro de tu PC. El término duro se utiliza para diferenciarlo del disco flexible o disquete (floppy en inglés). Los discos duros pueden almacenar muchos más datos y son más rápidos que los disquetes. Por ejemplo, un disco duro puede llegar a almacenar más de 100 gigabytes, mientras que la mayoría de los disquetes tienen una memoria máxima de 1.4 megabyte.
  

• Fuente de alimentación: La fuente de alimentación convierte la corriente alterna que tomamos de la red eléctrica en continua, que es la que necesitan los circuitos electrónicos del ordenador. Además, reduce la tensión desde 220 V hasta unos pocos voltios.Tiene un potente ventilador que evacua el calor que se produce en su interior durante su funcionamiento. A veces también incluye una toma de corriente para el monitor, así como un interruptor, que permite cortar la corriente al ordenador sin necesidad de desenchufarlo. 

• Microprocesador: El microprocesador es un circuito integrado formado por millones de transistores, cuya función es procesar los datos y las instrucciones que recibe de la memoria RAM. El área ocupada por dicho circuito viene a ser un cuadrado de 1 cm de lado, pero la gran cantidad de patillas de conexión que necesita para conectarse a la placa base, hace que su tamaño total sea

• Memoria Ram: La memoria RAM se utiliza como memoria de trabajo de los ordenadores para el sistema operativo, los programas y la mayor parte del software. En la RAM se cargan todas las instrucciones que ejecutan la unidad central de procesamiento (procesador) y otras unidades del computador.Se denominan «de acceso aleatorio» porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder (acceso secuencial) a la información de la manera más rápida posible.Durante el encendido del ordenador, la rutina POST verifica que los módulos de RAM estén conectados de manera correcta. En el caso que no existan o no se detecten los módulos, la mayoría de tarjetas madres emiten una serie de sonidos que indican la ausencia de memoria principal. Terminado ese proceso, la memoria BIOS puede realizar un test básico sobre la memoria RAM indicando fallos mayores en la misma.

• Tarjeta Gráfica: Es la encargada de ayudar al procesador a realizar las operaciones relacionadas con la representación de los gráficos en la pantalla de tu PC. Como te he comentando anteriormente a veces esta funcionalidad se encuentra integrada en la placa base y por tanto no es necesario un dispositivo adicional.Cualquier tarjeta gráfica moderna es capaz de realizar gran número de tareas. Entre ellas están desde la creación y representación de esos mundos tridimensionales que ves en los juegos a la reproducción de películas de alta calidad.Este es un elemento que ha pasado de ser independiente, a integrase en la placa base y finalmente a acabar en el interior del propio procesador. En poco tiempo será extraño ver un equipo con una tarjeta gráfica no integrada.

• El bus: Se denomina bus, en informática, al conjunto de conexiones físicas (cables, placa de circuito impreso, etc.) que pueden compartirse con múltiples componentes de hardware para que se comuniquen entre sí. El propósito de los buses es reducir el número de rutas necesarias para la comunicación entre los distintos componentes, al realizar las comunicaciones a través de un solo canal de datos. Ésta es la razón por la que, a veces, se utiliza la metáfora "autopista de datos".Un bus se caracteriza por la cantidad de información que se transmite en forma simultánea. Este volumen se expresa en bits y corresponde al número de líneas físicas mediante las cuales se envía la información en forma simultánea. Un cable plano de 32 hilos permite la transmisión de 32 bits en paralelo. El término "ancho" se utiliza para designar el número de bits que un bus puede transmitir simultáneamente.Por otra parte, la velocidad del bus se define a través de su frecuencia (que se expresa en Hercios o Hertz), es decir el número de paquetes de datos que pueden ser enviados o recibidos por segundo. Cada vez que se envían o reciben estos datos podemos hablar de ciclo.

• Acumulador: El acumulador es un dispositivo capaz de transformar energía potencial química en energía eléctrica. Se compone esencialmente de dos electrodos sumergidos en un electrolito donde se producen las reacciones químicas debidas a la carga y la descarga.

• Disipador del calor y el ventilador: Instrumento utilizado para la disminución de la temperatura de algunos componentes electrónicos, se basa en la segunda ley de la termodinámica en la que se transfiriere el calor de la parte caliente.

• Memoria ROM:Una memoria ROM es aquella memoria de almacenamiento que permite sólo la lectura de la información y no su destrucción, independientemente de la presencia o no de una fuente de energía que la alimente. ROM es una sigla en inglés que refiere al término “Read Only Memory” o “Memoria de Sólo Lectura”. Se trata de una memoria de semiconductor que facilita la conservación de información que puede ser leída pero sobre la cual no se puede destruir. A diferencia de una memoria RAM, aquellos datos contenidos en una ROM no son destruidos ni perdidos en caso de que se interrumpa la corriente de información y por eso se la llama “memoria no volátil”. Con frecuencia, las memorias ROM o de sólo lectura se usaron como principal medio de almacenamiento de datos en los ordenadores. Por ser una memoria que protege los datos contenidos en ella, evitando la sobre escritura de éstos, las ROM se emplearon para almacenar información de configuración del sistema, programas de arranque o inicio, soporte físico y otros programas que no precisan de actualización constante. 

• Chipset: El chipset es el conjunto de circuitos que nos encontramos sobre la placa base. Se encarga de conectar los distintos elementos que se encuentran en el interior de la CPU.Su funcionalidad ha ido cambiando bastante a lo largo del tiempo, debido sobre todo a cambios que se han producido en los propios procesadores. Estos, integran cada vez más elementos que anteriormente encontrábamos sobre la placa.Además, la capacidad para crear dispositivos cada vez más pequeños, ha permitido que tarjetas que tenían que ser discretas, como la de sonido o la de red pasen a estar soportadas por el propio chipset.Para que lo entiendas de una forma sencilla, se pasa de tener un dispositivo discreto que realiza una función como puede ser una tarjeta gráfica a integrarlo en el chipset sobre la placa base y después gracias a las mejoras en las tecnologías de fabricación a incluirlo en el interior del procesador. Esto lleva a que en ciertos equipos tengas duplicidades. Es decir varios elementos que pueden ser usados para realizar el mismo trabajo cada uno con sus propias prestaciones.

• Tarjeta de sonido:Una tarjeta de sonido es un dispositivo de expansión para las computadoras con la cual se puede obtener audio de baja, media o alta calidad, esta tarjeta es controlada a través de driver o controladores que son distribuidos por el fabricante de la tarjeta comúnmente de forma gratuita.Las motherboard actuales ya tienen incorporado un chips de audio que hace las veces de esta tarjeta, pero las especificaciones técnicas que estas poseen son muy inferiores a las que se pueden encontrar en una tarjeta que se instale por separado en un puerto PCI o PCI express. Las aplicaciones multimedia necesitan de un sistema de gestión de audio que haga las mezclas adecuadas para que los sonidos salgan al exterior. Estas aplicaciones hacen uso de la tarjeta de sonido y la tarjeta de video con la finalidad que los programas que brindan la oportunidad de hacer edición de video, presentaciones multimedia y entretenimiento como los videojuegos funcionen a la perfección.

• BIOS (Basic Input/Output System): Es una pequeña pieza de software alojada en la tarjeta madre de nuestro PC, cuya función es activar todos los controladores y las funciones necesarias para el correcto funcionamiento del PC.El BIOS se activa cada vez que encendemos la máquina. Al activarse, verifica el Hardware instalado y su funcionamiento, dando la orden de encendido a cada periférico para que arranque el sistema de manera eficiente.El BIOS se encarga de verificar si tenemos conectado el teclado, mouse y monitor en nuestro equipo, y detecta cualquier error de configuración o problemas con algún periférico o disco duro del equipo. También se encarga de buscar al sistema operativo y ponerlo en marcha.

A continuación, les dejo unos vídeos sobre el hardware del ordenador y la arquitectura de este para que así lo entendáis mejor:  

2. SOFTWARE:

¿Qué es el software?

El software es la parte no física del ordenador, es decir, las instrucciones o programas que debe de ejecutar el microprocesador.

Hay varios tipos de software:

1. Software de Programación:

Está claro que para que puedan existir diversos programas, primero debe haber personas encargadas del desarrollo de sistemas, en este caso haciendo uso de software de programación, por eso la clasificación continua en este punto, después de que el sistema operativo es la base de todo, la programación le sigue muy detrás, un software que ayuda en la creación y desarrollo de aplicaciones, haciendo uso de conocimientos lógicos y de programación.

Algunos ejemplos de esto, son los compiladores y los editores de texto, un conjunto de software que trabaja de la mano uno con el otro, el programador desarrolla en un editor de texto y posteriormente compila el programa para verificar que está correcto, esto en cualquier lenguaje de programación, aunque actualmente existen Entornos de Desarrollo Integrados (IDE) que no son más que un programa informático que consta de una serie de herramientas de programación, los que actualmente utilizan los lenguajes de programación para su desarrollo.

La Clasificación del software de programación es la siguiente:

• Software de Programación: estos programas son los que le permiten a aquellas personas dedicadas a la programación el desarrollo de programas informáticos. Para concretar esta tarea, se deben utilizar lenguajes de programación y programas como los siguientes:
• Compiladores: este tipo de software es el que se encarga de traducir un programa que se encuentre escrito en un determinado lenguaje de programación a otro. De esta forma, se crea un programa similar que la computadora logrará interpretar.
• Depurador: estos software son los que se utilizan cuando se necesita depurar o probar otros programas. También, estos programas pueden ser usados para que le incorporen protección a la memoria, para evitar de esta forma cualquier intromisión en la información. Algunos de los depuradores más utilizados son los siguientes: Ida Pro, Cheat Engine, GNU Debugger, Trw 2000, entre otros.

2. Software de Aplicación:

El software de aplicación, es aquel que utilizamos día a día, cada uno de los programas, aplicaciones o utilidades que manejamos dentro de nuestra computadora, entran dentro de esta clasificación, es el resultado de la programación de software, enfocado hacia alguno de los sistemas operativos, como puedes ver es el tercer y último paso, hablando de forma técnica es el software diseñado para el usuario final.

Dentro de los ejemplos que podría darte, se encuentran todos los programas que usas día a día, la paquetería de Office, los programas para comunicarte por medio de chat, los programas para ver fotos, utilidades para escuchar música en la computadora, los antivirus, etc.

La clasificación del software de aplicación queda de al siguiente manera:

• Programas de CAD: software como estos son sumamente utilizados por profesionales como diseñadores, arquitectos o ingenieros a la hora de realizar un plano. Dentro de estos programas, algunos de los más utilizados son: Blender y AutoCAD.
• Procesadores de texto: son aquellos programas que permiten escribir textos, cartas, informes, memorandos y cualquier tipo de documentos. La ventaja que ofrecen los procesadores de texto es que brindan opciones como corrección ortográfica, opciones de tipos de letra, color y tamaño. Además, permiten insertar imágenes, recuadros o gráficos y ofrecen variedades de interlineados, márgenes, columnas o sangrías, entre otras cosas. Dentro de esta clase de software los ejemplos más populares son: Microsoft Word, Writer, Bloc de notas o Word Pad, entre otros.
• Diseño gráfico: permiten realizar tareas de retoque, composición e incluso manipulación de cualquier imagen. Algunos ejemplos de programas de diseño son los siguientes: Adobe InDesign, Adobe Illustrator, CorelDraw!, Adobe PhotoShop, ente otros.
• Bases de datos: este tipo de software permite guardar información para luego poder hacer un monitoreo de la misma. Entre otras cosas, se almacenan registros de productos, materiales, clientes, proveedores, etcétera. Algunos de los gestionadores de bases de datos más utilizados por los usuarios son Office Base o Microsoft Access, entre otros.
• Programas médicos: herramientas son muy útiles para que los médicos puedan llevar un control ordenado de sus pacientes. Los software médicos permiten, entre otras cosas, medir e interpretar la presión arterial, la respiración o la frecuencia cardíaca. Además, hay programas diseñados para almacenar y organizar datos e información vinculada con farmacias, turnos, medicamentos, seguros médicos, entre muchas otras cosas.
• Planillas de cálculo: por medio de estos programas, el usuario logra llevar adelante operaciones y cálculos matemáticos de diversas complejidades. Estos son muy útiles en las empresas o inclusos para la economía doméstica. Entre otras cosas, ofrecen la posibilidad de efectuar hojas de pago, cálculos y gráficos estadísticos, balances, cuentas adeudadas. Lotus, Microsoft Excel y Office Calc, son algunas de las planillas de cálculo más populares.
• Juegos de video: son diseñados con el objetivo de entretener a los usuarios. De todas formas, existen algunas opciones que permiten darles otros usos, vinculados con la salud, la educación o bien para practicar disciplinas o deportes. Existen distintas variedades de videojuegos, de acuerdo a su contenido, entre otros, se pueden nombrar los siguientes: de aventura, de carreras, de simulación, deportivos, los que requieren agilidad mental, de luchas, de disparos, de estrategia, musicales.
• Software de gestión empresarial: son diseñados a partir de las necesidades y requisitos de una determinada empresa, con el objetivo de facilitar o automatizar ciertas tareas esenciales en la labor diaria. Por medio de estos programas, se obtiene una mejor productividad y organización.
• Editores de texto: esta clase de software le permite al usuario la modificación, así como también la creación de archivos de textos que no posean formato alguno. Entre otras cosas, estos programas permiten formatear, importar, seleccionar texto, cortar, copiar, pegar, buscar, reemplazar y filtrar, entre otras cosas. Algunos de los editores de texto más usados son el Bloc de notas, Kate, Gedit, Vi y Emacs, entre otros.

3. Software de sistema:

Esta clase de software incluye a todos aquellos programas que le permiten al usuario establecer una interacción con el sistema para de esta forma lograr controlar al hardware. Además de esto, este software se encarga de brindarle soporte a diferentes programas. Gracias a el software de sistema, el usuario no debe estar al tanto de toda la información del sistema informático, vinculada con los discos, memoria, dispositivos, teclados, puertos, impresoras, entre otros.

Dentro de esta clase de software se pueden encontrar varios tipos:

• Sistema operativo: incluye una serie de programas abocados a la administración de los recursos de la computadora. Además de esto, el sistema operativo controla el funcionamiento de la misma. Estos software tienen cinco funciones elementales: ofrecer servicio de soporte, administrar tareas, recursos y archivos y, por último, suministrarle una interfaz al usuario. Ejemplos: Windows, MAC OS, Ubuntu, Linux.
• Programas utilitarios: aquellos que tienen como finalidad la resolución de inconvenientes puntuales. Sumado a esto, cumplen funciones que ayudan a mantener a la PC, entre otras tareas.
• Controladores de dispositivos: sirven como puentes con otros programas de mayor complejidad para que de esta forma logren la interacción con alguno de los dispositivos del hardware.
• Utilidades: estos software son los que se encargan de ofrecer soporte tanto para la construcción como la ejecución de archivos. Además de esto, realizan tareas en general, entre ellas, la más común es la de mantenimiento.
• Software de diagnóstico: por medio de software como estos, las funciones, la temperatura, la transferencia de datos, así como también el rendimiento del hardware son controlados y monitoreados.
• Servidores: estos son los programas que realizan tareas para los clientes, que son una serie de aplicaciones. Generalmente, estas tareas están vinculadas con ofrecer servicio de archivos y de aplicaciones.

• A continuación les dejo unos vídeos para que entiendan mejor que es el software:

• Y ahora les dejo unos vídeos para que vean la diferencia entre hardware y software:

Y... También les dejo un resumen de los componentes del ordenador: