ARQUITECTURA DEL ORDENADOR by DOLORES MONTEAGUDO

ARQUITECTURA Y FUNCIONAMIENTO DEL ORDENADOR

1.-Definición de ordenador Los ordenadores son unas máquinas electrónicas que reciben datos del exterior, los almacenan y manipulan en su interior y los presentan al exterior Las dos partes principales del ordenador son: a)

HARDWARE: Es una palabra inglesa formada por hard, que significa duro, y ware, que es un sufijo que significa componente. Por tanto, el hardware es la parte física del ordenador. Está constituido por el monitor, el teclado, la impresora,….etc.

b) SOFTWARE: Es una palabra inglesa formada por soft, que significa suave, y ware. Por tanto, el software es la parte lógica del ordenador. Está constituido por los programas y aplicaciones que hacen que el ordenador funcione, por ejemplo, el sistema operativo, programas de tratamiento de textos, para ver fotos, jugar,……etc.

Dispositivo de salida Memoria

Dispositivos de almacenamiento

Procesador

Dispositivos de entrada

2.-Funcionamiento del ordenador  2.1.-El funcionamiento del ordenador es similar al de un oficinista. El proceso comienza cuando realizas la consulta, bien de forma oral o escrita. Lo primero que hace el oficinista es memorizarla, es decir, la almacena y acto seguido realiza el cálculo. De igual forma, los ordenadores almacenan la información en la memoria principal y efectúan los cálculos en la unidad aritmético-lógica gracias a que la unidad de control organiza y establece el orden de las operaciones. Si el problema presentado fuese muy complejo, el oficinista debería haber recurrido a otras fuentes para resolverlo. Del mismo modo, los ordenadores poseen una memoria secundaria que consultan sólo cuando es necesario (disco duro, cd-rom,…etc). Finalmente el oficinista transmite el resultado (oralmente, de forma gráfica,…..). El ordenador en ese caso utiliza distintos dispositivos: monitores, impresoras, plotters,…etc. Registro y secuenciación Fax de operaciones

Bandeja de entrada Datos

Teléfono Calculadora

Bandeja de salida

Memoria Almacén de datos

2.2.-Código binario 

Un ordenador proporciona unos resultados a partir de la información que recibe. Es importante tener en cuenta que para procesar dicha información los ordenadores utilizan el sistema binario. Por ello, es necesario conocer este sistema, así como los procedimientos utilizados para realizar conversiones entre los distintos sistemas de numeración. 2.2.1.- SISTEMAS DE NUMERACIÓN.A) Sistema de numeración decimal.- Es el que utilizamos habitualmente. Se construye a partir de 10 dígitos: 0,1,2,3,4,5,6,7,8 y 9. Cada dígito, además del valor que posee aisladamente, tiene un valor posicional o peso, dependiendo de la posición que ocupa dentro del grupo de dígitos del que forma parte. Así, el número 1.286 se puede expresar de la siguiente forma: 1.286 = 1·103 + 2·102 + 8·101 + 6·100 = 1000 + 200 + 80 + 6 A la vista del ejemplo anterior, deducimos que la representación de un número supone descomponerlo en una suma de productos de cada dígito por el peso correspondiente a su posición, siendo éste una potencia de 10. B) Sistema de numeración binario.- Es el utilizado por ordenadores, calculadoras,…..etc. Se construye a partir de 2 dígitos: 0 y 1. Cada uno de ellos se denomina bit. Un número binario está compuesto por agrupaciones de bits. Al igual que sucedía anteriormente a cada dígito le corresponde un valor posicional o peso. Así, el número 1010 se puede expresar de la siguiente forma: 1

1·23

0· 22

1·21

0· 20

2.2.2.- CONVERSIÓN DE BINARIO A DECIMAL.Para obtener el equivalente en decimal de un número binario, se suman los pesos correspondientes a las posiciones de los bits que tienen valor 1. Por ejemplo:

Por tanto el equivalente en decimal del número 10010110 es 150. 2.2.3.- CONVERSIÓN DE DECIMAL A BINARIO.Para pasar un número decimal entero a binario, se realizan divisiones sucesivas por dos hasta que el último cociente sea la unidad. El número binario se forma con el último cociente, siendo este el bit de mayor peso, y los restos de cada división. Por tanto el equivalente en binario del número 150 es 10010110 .



Por tanto, cualquier dato, ya sean letras (mayúsculas o minúsculas), números, signos de acentuación, símbolos matemáticos,....... , que queramos introducir o sacar del ordenador debe estar digitalizado, es decir, a cada caracter se le asigna una combinación de ceros y unos.

 De esta asignación se encargó un comité americano que creo un código estándar denominado código ASCIL (American Estandar Code for Information Interchange o Código americano para el intercambio de la información). Así, cuando un usuario teclea una letra, ésta se transforma en el código binario correspondiente a ese carácter ASCIL y cuando debe mostrar la letra, transforma el código binario al correspondiente carácter antes de enviarlo al monitor o la impresora. Parte de dicho código se muestra a continuación:

 Por tanto, la unidad básica de información es el bit, que corresponde a cada uno de los ceros o unos de los que consta una información digital. Hemos vistos que por ejemplo, el número 150 ocupa 8 bits. Un conjunto formado por 8 bits se denomina byte, por tanto, también podemos decir que el número 150 mide un byte. Además se utilizan los siguientes múltiplos del byte. 1 byte = 8 bits 1 kilobyte (kb) = 1024 bytes (210=1024) 1 megabyte (Mb) = 1024 kilobytes 1 gigabyte (Gb) = 1024 megabytes

3.-Componentes del ordenador Placa base

Componen tes del ordenador

Microprocesador Memoria principal

Periféricos de entrada

Periféricos de salida Periféricos de entrada Y salida

 ROM  RAM

 Unidad Aritmético-lógica

 Unidad de control Teclado Ratón Escáner Lápiz óptico Pantallas sensibles al tacto Entrada de voz (micrófonos) Cámara digital Joystick Monitor o pantalla Impresora Plotter Altavoces  Módems  Tarjetas de red

Unidades de  almacenamiento (Memoria secundaria)

Disqueteras y discos flexibles Disco duro CD-ROM

3.1.-Arquitectura externa del ordenador 3.1.1.- Periféricos

de entrada



Teclado: Es parecido al de una máquina de escribir. Consta fundamentalmente de cuatro partes:

Tecla¡do numérico: Son los números y los caracteres propios de las operaciones aritméticas. Para activar estas teclas, se debe presionar la tecla BloqNum.

Teclado alfanumérico: Son letras, números y diferentes caracteres.

Teclas de función: Están situadas en la parte superior. Cada tecla puede tener una o varias funciones. Por ejemplo, con tecla F1 aparece en la pantalla el menú de Ayuda de Word.

Teclas de edición: Permiten el movimiento del cursor por la pantalla Ratón: Normalmente consta de dos botones: el izquierdo sirve para o bien seleccionar (1 clic) o bien ejecutar órdenes (2 clics) y el derecho para desplegar menús. Su movimiento sobre la mesa tiene un reflejo exacto en el monitor por medio de una señal (llamada puntero), que aparece en la pantalla.



Escáner: Se utiliza para introducir en el ordenador documentos impresos: dibujos, fotografías, textos,… sin necesidad de escribirlos.



Lápiz óptico: Se emplea para leer los códigos de barras que identifican a un producto en concreto.

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Pantalla táctil: Permite seleccionar diferentes funciones sólo con tocar la pantalla.



Micrófono: Permite la introducción de textos leídos y almacenarlos en forma de voz o de textos escritos.

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Cámara digital: Permite introducir fotografías y vídeos.

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Joysticks: Son el mando de los videojuegos. Permiten controlar las imágenes.

3.1.2.-Periféricos de salida 

Monitor: Es similar a la pantalla de un televisor. Nos presenta dibujos, imágenes, escritos y otras informaciones para que las veamos. Existen en la actualidad dos tipos, los tradicionales de tubo y los de cristal líquido. Los primeros se caracterízan por su gran volumen y los segundos porque son muy planos. Los monitores se designan por dos parámetros:

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a) el tamaño. Se expresa mediante la longitud de la diagonal de la pantalla, expresada en pulgadas. Así, tenemos monitores de 14,15,17,19 y 21 pulgadas.

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b) la resolución. Se expresa por la cantidad de píxel (píxel es cada uno de los pequeños puntos que conforman la imagen de la pantalla). Puedes cambiar la configuración de la pantalla, pero dependiendo del tamaño es recomendable utilizar unas características determinadas. Por ejemplo, si dispones de un monitor de 15 pulgadas, de es configurarlo a 800x600 píxel o como máximo a 1024x768.

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Impresora: Convierte los textos y las imágenes de la pantalla de un ordenador en documentos impresos en papel. Existen de distintos tipos:

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a) De agujas: (Prácticamente están en desuso). Escriben presionando una cinta entintada por medio de una serie de agujas, de tal forma que una letra está formada por una serie de puntos, invisibles a simple vista. No tienen buena resolución.

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b) De inyección o de chorro de tinta: Son las más difundidas en la actualidad, al reunir buena calidad de impresión y tener un precio ajustado, aunque la tinta, que se suministra en cartuchos, suele tener un precio elevado.

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c) Láser: Son más caras, pero imprimen más rápido y con mejor calidad. Un rayo láser “dibuja” sobre el papel el carácter que se va a imprimir, mediante una carga eléctrica. Mediante esta carga la tinta sólida se adhiere al papel (tóner) y a continuación es calentada para licuarla, y finalmente, se presiona con dos rodillos de goma, con lo que se produce la impresión.

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Altavoces: Emiten los sonidos procedentes del ordenador.

3.1.3.-Periféricos de entrada-salida 

Módems: Permite la comunicación entre ordenadores situados a gran distancia unos de otros a través de la línea telefónica. Su misión es convertir las señales digitales del ordenador en analógicas, para que puedan ser enviadas a través de la línea telefónica (en este caso funciona como periférico de salida). También realiza este proceso a la inversa (cuando funciona como periférico de entrada).Los hay de varios tipos: interno, externo, inalámbrico,.....etc.

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Dispositivos de almacenamiento:Aparte de la memoria RAM, los ordenadores disponen de una serie de elementos capaces de grabar la información que vamos generando y de reproducirla cuando la necesitamos.

Disquete: Son discos flexibles. Se utilizan para copiar y transmitir información de un ordenador a otro. Tienen una capacidad de 1,44 Mb (megabyte). Se identifica con la letra A: en el ordenador.

CDs: Son discos compactos que se leen mediante rayos láser y que poseen gran capacidad de almacenamiento de información . En un CD caben 700 Mb (megabytes), es decir, casi 500 disquettes. Los hay de sólo lectura (nos pemiten ver su información, copiarla, pero no modificarla) grabables (los puedes grabar una vez) y regrabables ( los puedes grabar, borrar y volver a grabar).

DVD: También se leen con rayos láser. Son un tipo de discos con mucha más capacidad que los CD. En un solo DVD caben hasta 7 CDs. El más usual es el que posee una capacidad de 4,7 Gb (Gigabytes). Actualmente, muchos ordenadores llevan incorporada una unidad lectora de DVD, en lugar de la de CD-ROM, ya que también puede leer CD-ROM.

oDisco Duro: Tiene una gran capacidad, actualmente de hasta 1 Tb . Por lo común, se instala dentro del ordenador. Guarda información y la recupera rápidamente. Se identifica en el ordenador con la letra C:. Se trata de varios discos metálicos recubiertos por una fina capa de material magnético. Existe un cabezal de lectura/escritura que va unido a un brazo articulado. Los elementos móviles del disco duro se apoyan en un chasis de aluminio y están protegidos del exterior mediante una carcasa que se ajusta de forma hermética que no debe retirarse jamás, pues cualquier mota de polvo podría estropear los discos.

oDisco duro externo: Se trata de un disco similar al explicado anteriormente pero metido en una carcasa propia. Para conectarlo al ordenador dispone de una conexión USB. Su capacidad supera con mucho los 100 Mb oPen-driver: Existen de diversas capacidades. Se identifica en el ordenador como disco extraible. Su funcionamiento es similar al del disco duro, permitiendo grabar, modificar y

3.2.-Arquitectura interna del ordenador  La forman los elementos que componen la PLACA BASE. PLACA BASE: Actúa como los cimientos de una casa, puesto que sobre ella se construye el ordenador a medida que se van conectando los dispositivos. Se trata de un circuito impreso rectangular. Está considerada como el elmento más importante del PC, ya que actúa como una estación central, todo el tráfico o se origina en ella o se dirige a ella.

 MICROPROCESADOR: es el "cerebro" del ordenador. Está encargado de realizar las operaciones de control y procesamiento de datos. Su principal característica es su velocidad. Consta de: a) Unidad de control: es la encargada de generar y enviar señales hacia los distintos componentes para que ejecuten las instrucciones, es decir, dirige las operaciones. b) Unidad aritmético-lógica: realiza las operaciones aritméticas y lógicas: sumar, restar, multiplicar, dividir y comparar números. NOTA: A veces al microprocesador también se le llama CPU (lo que puede originar confusión con la unidad central o torre, que también recibe este nombre) 12

 MEMORIA RAM: “Random Access Memory” o “ Memoria de acceso aleatorio”. Esta memoria almacena y lee la información que el microprocesador necesita mientras se está ejecutando un programa. Es temporal, ya que la información se borra al desconectar el ordenador. El usuario puede almacenar información en ella, modificarla o borrarla. De hecho, Si quieres ampliar la memoria RAM de tu ordenador puedes comprarla y “pincharla” en una ranura de expansión.  MEMORIA ROM: “Read Only Memory” o “Memoria de sólo lectura”. Su información fue grabada por el fabricante al construir el equipo y no desaparece aunque desconectemos el ordenador, es decir, sus datos no pueden ser borrados o manipulados por el usuario. En esta memoria se almacenan las instrucciones básicas para que el ordenador funcione.Se encarga fundamentalmente del chequeo del sistema: memoria RAM, teclado, otros periféricos,…etc. 

BUS: Un bus es un canal por el que circulan los datos que van y vienen del microprocesador y permiten la comunicación entre todos los dispositivos conectados a él. Se trata de una especie de “autopista” que puede disponer de varios “carriles” para que varios “coches se desplazen. En un bus los carriles se miden en bits, de tal manera que un bus de 32 bits equivaldría a una autopista de 32 carriles.La velocidad de tranmisión de datos, al igual que en el microprocesador se expresa en Herzios.

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RANURAS DE EXPANSIÓN Las ranuras de expansión son ranuras donde se introducen las tarjetas de expansión (tarjeta de vídeo, de sonido, de red, etc.). De esta manera se descarga al microprocesador de trabajo, con el consiguiente aumento de rendimiento del ordenador.

4.- El Sistema Operativo Sistema Operativo: Es el conjunto de programas que, instalados en el ordenador, permiten controlar el funcionamiento de todos sus dispositivos físicos (HARDWARE) y los programas y archivos utilizados por éstos (SOFTWARE). Sin él no se podría realizar ninguna operación, no se podrían controlar los dispositivos conectados al ordenador y, además, no funcionaría ningún programa. Se trata, por tanto, de programas que sirven de “puente” entre el equipo informático y el usuario. A partir del sistema operativo se podrán cargar los PROGRAMAS DE APLICACIÓN, haciendo del ordenador una máquina multifuncional programable, que adapta su funcionamiento a las tareas que deseen realizar los usuarios. 4.1.-Tipos de sistemas operativos: Existen distintos sistemas operativos como UNIX, LINUX, o MacOS, entre otros, si bien el MS-DOS y Windows, son los más utilizados. MS-DOS: Creado por Tim Paterson en 1979 y comercializado por Microsoft, permite gobernar el ordenador mediante comandos, es decir la comunicación entre el sistema operativo y el usuario se realiza mediante texto escrito. Su mayor inconveniente es que sólo permite una tarea. Windows: La comunicación entre el usuario y el sistema operativo se realiza mediante elementos gráficos (iconos, ventanas, menús,….etc.). 14 En la actualidad, puede funcionar sin el sistema operativo MS-Dos que lo

5.- Sistema Operativo Windows 5.1.- El explorador de Windows Con el explorador de Windows podrás realizar las operaciones de mantenimiento de archivos (copiar, borrar, mover, ….), de carpetas (crear, borrar, mover…) y de discos (dar formato, duplicar….). Archivo: Es un conjunto de información que está guardada en un disco y que puede corresponder a un programa, un juego, un texto,……. Carpeta: Son agrupaciones de archivos. Existen dos posibilidades para acceder al explorador de Windows: 1.- Ir a Mi PC.

2.- Hacer clic sobre el botón Inicio de la barra de tareas de Windows Para explorar el contenido de una unidad de almacenamiento:  Pincha con el botón derecho sobre el icono que la representa.  Selecciona la opción Explorar del menú.

5.1.2.- La ventana del explorador de Windows En la parte superior están las barras de título, menús y herramientas estándar que ya conocemos.

En la parte izquierda de la zona de trabajo aparecen las unidades de almacenamiento con las carpetas que contienen. La carpeta que aparece resaltada es la que está activa.

En la parte derecha se muestra el contenido (archivos y carpetas) de la carpeta activa.

 Pinchando sobre el signo (+) la carpeta se expande mostrando su contenido.

 Pinchando sobre el signo (-) se contrae ocultándolo.

5.1.3.- Operaciones con Archivos y Carpetas Crear una carpeta nueva

Cambiar nombre

Selecci onar

Mover

Eliminar

Activar la unidad o carpeta donde se quiera ubicar la nueva y pinchar: Archivo → Nuevo → Carpeta También se puede hacer desplegando el menú contextual del botón derecho del ratón  selecciónala y pulsa < F2>  selecciónala, despliega el menú contextual del botón derecho del ratón y selecciona la opción Cambiar nombre.

Para seleccionar un objeto: pincha sobre el icono que lo representa. Para seleccionar varios objetos consecutivos: pincha sobre el primero, pulsa la tecla < Mayúsculas> y sin soltarla pulsa sobre el último o pincha y arrastra hacia la derecha. Para seleccionar varios objetos no consecutivos: con la tecla < Control> pulsada pincha sobre cada uno de ellos. Para seleccionar todo: Edición → Seleccionar todo o < Control> + < E>.

Existen varias formas de mover carpetas y archivos, la más sencilla consiste en pinchar sobre el icono correspondiente y arrastrar hasta el lugar deseado. También puede realizarse mediante la opción Cortar y Pegar. Para borrar un objeto una vez seleccionado se puede proceder de varias formas, veamos algunas: Pulsar la tecla < Suprimir>. Pinchar sobre el botón Eliminar de la barra de herramientas estándar. En la barra de menú Archivo → Eliminar .

Buscar archivos o carpetas Para buscar un archivo o carpeta que no recordamos dónde está guardado podemos utilizar el buscador.

Inicio → Buscar Con lo que se abre un cuadro de diálogo que presenta diferentes opciones de búsqueda.

5.2.- El panel de control.En ĂŠl se encuentran todas las opciones de configuraciĂłn del ordenador. Aunque ya vienen configurados de fĂĄbrica, a veces puede ser interesante personalizar el entorno de trabajo. Para llegar al panel de control existen dos posibilidades: a) Ir a Mi PC b) Ir a Inicio

1.- Agregar o quitar programas.Muchos de los programas que hay en el mercado disponen de un sistema de autoarranque que hace de forma inmediata, cuando metes el CD en el lector, se ejecute el programa por medio de asistentes que te van guiando en la instalación. Cuando esto no sucede, haz clic en el icono Agregar o quitar programas del Panel de Control 2.- Fecha y hora Aunque lo más normal es que cuando adquieras un ordenador nuevo, éste venga con la configuración correcta de la fecha y hora, si tuvieras que cambiarla selecciona esta opción.

3.- La pantalla Al hacer clic en este icono se despliega una ventana con varias “pestañas” en la parte superior: a) Temas: Puedes configurar la pantalla de inicio con “temas” que incluyen sonidos, fondos, iconos, ….etc. b) Escritorio: Puedes cambiar el fondo de la pantalla de inicio. Para ello haz clic en “Examinar” y se abrirá un explorador c) Protector de pantalla: Se utiliza para evitar que la pantalla se estropee cuando durante mucho tiempo no modificas la pantalla. d) Apariencia: Te permite configurar los colores, fuentes, etc…. de las ventanas y barras de herramientas. e) Configuración: Puedes modificar la resolución de la pantalla y la calidad del color

3.- El teclado Te permite modificar las velocidades de repetición y de retroceso del teclado, así como la velocidad de intermitencia del cursor. 4.- El ratón

Te permite cambiar la acción del botón derecho al izquierdo y viceversa. Esta opción es muy importante para personas zurdas. Además puedes establecer diferentes apariencias e incluso dejar estelas cuando mueves el puntero por la pantalla. 5.- La impresora 6.- Escáner y cámaras Con esta opción se despliega una ventana donde aparecen los escáneres y máquinas de fotos que tienes instalados en tu ordenador.

5.3.- Formatear y copiar discos flexibles Para formatear un disquete, busca la unidad de disco A: en el panel izquierdo, pincha con el botón derecho sobre el icono y selecciona la opción Formatear… Al formatear un disquete se borran todos los datos que contiene. Para copiar un disco flexible, abre el menú rápido y selecciona la opción Copiar. Una vez leída la información contenida en el disco origen, el ordenador pedirá que se introduzca el disco destino.

Clasificación de los Lenguajes de programación Se llaman lenguajes de programación al conjunto de símbolos y reglas sintácticas que se emplean para dar las instrucciones al ordenador e indicarle la secuencia en que tiene que ejecutarlas Los lenguajes de programación se clasifican en tres niveles:  Lenguaje máquina: Información en forma de cadenas de bits, o sea, de ceros y unos  Lenguaje de bajo nivel o ensamblador: Cada instrucción se representa mediante abreviaturas o símbolos mnemónicos en lugar de cadena de bits. No existe un único lenguaje emsamblador, ya que éste depende del procesador que incorpore el ordenador. A pesar de que el lenguaje ensamblador es más cómodo que el máquina, sigue siendo complejo para el usuario medio.  Lenguaje de alto nivel: se caracterizan porque sus instrucciones resultan compresibles para la persona encargada de desarrollar la aplicación. Permitió que un mismo programa creado para una aplicación concreta pudiera utilizarse en cualquier máquina, siempre que dispongan el programa traductor o compilador adecuado.

Lenguajes de programación BASIC Y PASCAL: Debido a su sencillez, son los idóneos para aprender a programar, si bien están desfasados. VISUAL BASIC: combina la sencillez del BASIC con la posibilidad de programar en entornos gráficos. COBOL: Muy usuado desde hace años, es muy útil en ámbitos administrativos. FORTAN: Se utiliza en ámbitos científicos, maneja datos numéricos y realiza cálculos matemáticos. C y C++: Muy flexibles y puede ser empleado para desarrollar pequeños rrogramas o aplicaciones ambiciosas. Java: Para el desarrollo de aplicaciones que ocupan poco espacio y que incluyen animaciones e interactividad con el usuario, lo que las hace aptas para ser transmitidas por internet. HTML: Es apropiado para elaborar páginas web.