Tema 1. El Ordenador y Sus Componentes
Tema 1. El Ordenador y Sus Componentes
Tema 1. El Ordenador y Sus Componentes
NDICE
1
CONCEPTOS
1.1
Ordenador ................................................................................................................................................ 3
1.1.1
Definicin
1.1.2
Funciones bsicas
1.1.3
Composicin
1.1.4
1.1.5
Uso
1.1.6
Aplicaciones
1.1.7
Adquisicin de un computador
ARQUITECTURA
10
DE UN ORDENADOR
2.1
Definicin ........................................................................................................................................... 10
2.2
Mquina de Turing............................................................................................................................ 10
2.3
2.4
Arquitectura Harvard..................................................................................................................... 12
DISEO
3.1
13
COMPUTACIONAL
3.1.1
Caractersticas
13
3.1.2
Ventajas
14
3.1.3
Desventajas
14
3.2
3.2.1
Caractersticas
14
3.2.2
Ventajas
15
3.2.3
Desventajas
15
3.3
PREVIOS
ESTRUCTURA
4.1
16
FUNCIONAL DE UN ORDENADOR
4.1.1
18
4.1.2
19
4.1.3
20
4.1.4
Funcionamiento
21
4.2
4.2.1
La Memoria......................................................................................................................................... 21
Memoria secundaria
22
Pgina 1 de 44
4.2.2
23
4.2.2.1
Memoria RAM
23
4.2.2.2
Memoria cach
25
4.2.2.2.1
Cach L1
26
4.2.2.2.2
Cach L2
26
4.2.2.2.3
Cach L3
27
4.2.3
Memoria ROM
27
4.2.4
Memoria CMOS
28
4.2.5
29
4.2.6
30
4.2.6.1
30
4.2.6.2
Celdas
31
4.2.6.3
Direccin de memoria
32
4.2.6.4
Direccionamiento
32
Jerarqua de memorias
33
4.2.7
4.3
4.4
Buses ................................................................................................................................................... 34
4.4.1
Definicin
34
4.4.2
Tipos
34
4.4.3
Caractersticas
37
4.5
4.5.1
Entrada
39
4.5.2
Salida
40
4.5.3
Entrada/Salida
40
4.5.4
Puertos
41
4.5.5
Controladores o drivers
41
4.5.6
Caractersticas
41
4.6
Memoria principal
Memoria auxiliar.............................................................................................................................. 42
DESCRIPCIN
42
DEL PROCESADOR
5.1
5.2
5.3
Capacidad de la RAM...................................................................................................................... 44
5.4
5.5
Benchmarks....................................................................................................................................... 44
Pgina 2 de 44
CONCEPTOS
1.1
Ordenador
PREVIOS
1.1.1 Definicin
El ordenador (o computador o computadora) se puede definir como una mquina compuesta de
elementos fsicos, en su mayora de origen elctrico-electrnico, capaz de realizar una gran variedad de
trabajos a gran velocidad y con gran precisin.
Datos
Operaciones
Resultados
operaciones como una calculadora sencilla y que ocupaba el espacio de una habitacin completa. La
conmutacin de las operaciones se realizaba de forma manual, como si se tratase de una de las
centralitas de telfonos antiguas.
Pgina 3 de 44
Un ordenador es, por tanto, una mquina electrnica que recibe y procesa datos para
Pgina 4 de 44
Las operaciones booleanas (AND, OR, NOT, XOR, etc.) corresponden al lgebra de Boole, que
fue definido por George Boole como parte de un sistema lgico a mediados del siglo XIX y utilizado por
primera vez en el diseo de circuitos digitales por Claude Shannon en 1938.
El proceso de informacin es llevado a cabo por el microprocesador o Unidad Central de Proceso
(CPU), el cerebro del ordenador.
1.1.3 Composicin
Un ordenador est formado por una parte fsica (hardware) y otra parte lgica (software).
Hardware (hard que puede traducirse como duro y ware que es sinnimo de cosas,
literalmente traducido del ingls como parte dura): es el conjunto de materiales fsicos que
componen el sistema informtico, es decir, el propio computador, los dispositivos externos as
como todo el material fsico relacionado con ellos (conectores, cables, etc.). Su abreviatura es
Hw.
Software (soft que puede traducirse como blando y ware que es sinnimo de cosas,
literalmente traducido del ingls como parte blanda): es la parte lgica del sistema
informtico que dota al equipo fsico (hardware) de la capacidad para realizar cualquier tipo de
tareas. Su abreviatura es Sw.
Pgina 5 de 44
Dentro de los tipos de software, uno de los ms importantes es el sistema operativo (S.O.) que
es el software de sistema o software de base, ya que permite al usuario tener el control sobre el
hardware (componentes fsicos) y dar soporte a otros programas de aplicacin (tambin conocidos
como programas informticos o simplemente aplicaciones).
Los S.O.s comienzan a funcionar cuando se enciende la computadora.
Capas y vistas de un sistema informtico:
El hardware es tangible, es decir, se puede ver y tocar (monitor, teclado, procesador, memoria),
mientras que el software (los programas de aplicacin y el propio sistema operativo), es intangible, por
lo que no se puede tocar ni ver el conjunto de instrucciones del que estn formados.
Un programa es un conjunto de instrucciones que se ejecutan en el ordenador . Estas
instrucciones tienen que estar ordenadas y agrupadas de forma adecuada.
El ordenador almacena los programas como colecciones de bits.
Ejemplo: La instruccin 01101010 podra significar suma dos nmeros.
Pgina 6 de 44
Ejemplo: Supongamos que se desea escribir un programa que solicite al usuario dos nmeros por
teclado y que muestre por pantalla la suma de los mismos.
Las instrucciones que se deberan introducir en el ordenador mediante un lenguaje de
programacin determinado, seran parecidas a las siguientes:
Orden n
Sintaxis de la orden
1
2
3
4
Ejemplo 1: El software con el que estn programadas las memorias ROM, que son hardware.
Ejemplo 2: El software pregrabado que incorporan los telfonos mviles para realizar todas las
funciones a las que estn destinados. Este tipo de software no es fcilmente modificable. Una vez que
se introduce o se graba en un componente hardware, queda prcticamente invariable a lo largo de la
vida del ordenador.
El firmware es, por tanto, el software introducido en componentes electrnicos o hardware. Es
un bloque de instrucciones de programa para propsitos especficos , grabado en una memoria tipo ROM,
que establece la lgica de ms bajo nivel que controla los circuitos electrnicos de un dispositivo de
cualquier tipo.
Ejemplo 3: El software con el que se configuran los dispositivos de comunicaciones, como
enrutadores (routers) o conmutadores gestionables (switches), es firmware. Estos dispositivos, una vez
configurados y programados, almacenan su configuracin de forma permanente. El software con el que
se programan se mantiene de forma permanente gracias a las memorias de tipo EPR0M que incorporan.
Este software se puede modificar mediante utilidades de que disponen los propios dispositivos.
Pgina 7 de 44
1.1.5 Uso
Los elementos fundamentales que justifican el uso de las computadoras, radican en que las
computadoras son:
tiles.
Baratas: tanto con respecto a s mismas como con respecto al costo de la mano de obra.
Fciles de utilizar.
1.1.6 Aplicaciones
Las reas bsicas son las que se refieren a actividades administrativas, educacionales,
cientficas y de comunicacin.
Tambin pueden clasificarse los usos de las computadoras pueden en 8 categoras principales:
1) Sistemas de informacin/procesamiento de datos. Incluye todos los usos de las computadoras
que apoyan los aspectos administrativos de una organizacin. La combinacin de hardware,
software, personas, procedimientos y datos crea un sistema de informacin.
2) Computacin personal. El fundamento de la computacin personal est formado por una
variedad de aplicaciones domsticas y empresariales. El software de productividad con base en
la microcomputacin consiste en una serie de programas disponibles comercialmente que pueden
ayudar a ahorrar tiempo y a obtener la informacin necesaria para tomar decisiones. La PC
puede trabajar como un sistema independiente, pero tambin puede usarse para transmitir y
recibir datos de una red de informacin.
3) Ciencia, investigacin e ingeniera. Los ingenieros y cientficos usan rutinariamente los
ordenadores como un instrumento en la experimentacin, el diseo y el desarrollo.
4) Control de procesos/dispositivos. Las computadoras que controlan procesos aceptan datos en
un ciclo de retroalimentacin continua. En un ciclo de retroalimentacin, el proceso genera
datos por s mismo, los cuales se convierten en entradas para la computadora. La computadora
inicia la accin de control del proceso en marcha conforme recibe e interpreta datos.
Pgina 8 de 44
5) Educacin. Las computadoras pueden interactuar con los estudiantes para mejorar el proceso
de aprendizaje. La Computacin con Base en Computadoras (CBT, Computer-Based Trainig) est
teniendo un efecto profundo en los mtodos tradicionales de educacin.
6) Diseo asistido por computadora (CAD, Computer-Aided Design). Los sistemas de CAD
permiten generar y manejar imgenes grficas en pantalla; ofrecen una serie de instrumentos
complejos que permiten crear objetos tridimensionales que pueden ser levantados, girados,
cambiados de tamao, vistos en detalle, examinados a nivel interno o externo, etc.
7) Entretenimiento.
8) Inteligencia artificial. Las computadoras pueden simular muchas capacidades sensoriales y
mecnicas del ser humano.
Costo. Comprar lo que se pueda pagar, pero dejando un poco de dinero para adquirir memoria
adicional, garantas extendidas, perifricos y software.
Caractersticas. Asegurarse que la mquina que se compra sirva para el trabajo que se
necesita, tanto en el presente como en el futuro.
Capacidad. Comprar un computador con la potencia suficiente para satisfacer las necesidades;
que tenga suficiente velocidad, capacidad de memoria y de almacenamiento.
Compaa. Tender en la compra hacia marcas que puedan asegurar en el futuro la provisin de
servicio y piezas.
Curva. Debe tratar de evitarse la compra de un computador tanto en los primeros como en los
ltimos aos de vida del modelo. En los primero aos puede haber poco software compatible; en
los ltimos la obsolescencia hace que los programadores dejen de crear software para ese
computador.
Pgina 9 de 44
ARQUITECTURA
2.1
Definicin
DE UN ORDENADOR
Arquitectura Harvard.
2.2
Mquina de Turing
Una mquina de Turing es un dispositivo que manipula smbolos sobre una tira de cinta de
acuerdo a una tabla de reglas. A pesar de su simplicidad, una mquina de Turing puede ser adaptada
para simular la lgica de cualquier algoritmo de computador y es particularmente til en la explicacin
de las funciones de una CPU dentro de un computador .
Un esquema bsico de lo que puede ser una Mquina de Turing es el siguiente:
de los datos de salida, como de los pasos intermedios que se han llevado a cabo para resolver el
algoritmo, lo que permite algo muy til: hacer un seguimiento del proceso llevado a cabo. Debido
al mltiple uso que se le da a la memoria y a la imposibilidad de conocer el nmero de pasos
intermedios que la mquina va a necesitar, es por lo que la cinta debe ser ilimitada.
Es precisamente este detalle de memoria sin fin lo que le otorga tanta importancia a la mquina
de Turing.
Pgina 10 de 44
Procesador. Es un dispositivo digital que puede dividirse en dos partes atendiendo a las
distintas funciones que cumple cada una dentro de la mquina . Por un lado existe un registro de
estado que contiene un nmero determinado de posibles estados internos de la mquina y que
almacena el estado concreto en el que se encuentra el procesador.
Por otra parte existe una tabla de accin que contiene las instrucciones de lo que realiza la
mquina en cada instante de tiempo. Esta ltima parte del procesador es la encargada de decidir cul
ser el nuevo estado, el smbolo que se va a escribir en la cinta y la direccin que tomar el cabezal
dependiendo del carcter que se acaba de leer y del estado actual interno. Por as decirlo, esta parte
contendra todo el programa posible de la mquina.
2.3
(casi siempre slo RAM) donde se guardan las instrucciones del programa y los datos. A dicha memoria
se accede a travs de un sistema de buses nico (control, direcciones y datos).
La limitacin de la longitud de las instrucciones por el bus de datos, que hace que el
microprocesador tenga que realizar varios accesos a memoria para buscar instrucciones
complejas.
La limitacin de la velocidad de operacin a causa del bus nico para datos e instrucciones
que no deja acceder simultneamente a unos y otras, lo cual impide superponer ambos tiempos
de acceso.
Pgina 11 de 44
2.4
Arquitectura Harvard
La arquitectura Harvard, que utilizan los microcontroladores PIC, tiene la CPU conectada a dos
memorias (una con las instrucciones y otra con los datos) por medio de dos buses diferentes.
Una de las memorias contiene solamente las instrucciones del programa (Memoria de Programa),
y la otra slo almacena datos (Memoria de Datos).
Ambos buses son totalmente independientes lo que permite que la CPU pueda acceder de forma
independiente y simultnea a la memoria de datos y a la de instrucciones. Como los buses son
independientes stos pueden tener distintos contenidos en la misma direccin y tambin distinta
longitud. Tambin la longitud de los datos y las instrucciones puede ser distinta, lo que optimiza el uso
de la memoria en general.
Adems, al ser los buses independientes, la CPU puede acceder a los datos para completar la
ejecucin de una instruccin, y al mismo tiempo leer la siguiente instruccin a ejecutar.
Las ventajas de esta arquitectura son:
El tamao de las instrucciones no est relacionado con el de los datos y, por lo tanto, puede
ser optimizado para que cualquier instruccin ocupe una sola posicin de memoria de programa,
logrando as mayor velocidad y menor longitud de programa.
El tiempo de acceso a las instrucciones puede superponerse con el de los datos, logrando
una mayor velocidad en cada operacin.
Pgina 12 de 44
DISEO
COMPUTACIONAL
Ambas son procesadores que de acuerdo al nmero de instrucciones de manejo poseen una
arquitectura especfica y adems afectar al rendimiento del ordenador.
3.1
Arquitectura RISC
Ejemplos:
3.1.1 Caractersticas
Pgina 13 de 44
3.1.2 Ventajas
3.1.3 Desventajas
3.2
Arquitectura CISC
Ejemplos:
3.2.1 Caractersticas
Su microarquitectura es ms compleja.
Pgina 14 de 44
3.2.2 Ventajas
Facilidad de programacin.
3.2.3 Desventajas
3.3
RISC vs CISC
Los microprocesadores RISC son generalmente menos costosos de construir y vender , ya que
utilizan menos componentes y transistores. Sin embargo, estos chips no requieren muchas ms lneas de
cdigo para ejecutar las tareas que sus contrapartes CISC.
Los microprocesadores CISC son considerados ser ms fciles para trabajar para los
Pgina 15 de 44
ESTRUCTURA
FUNCIONAL DE UN ORDENADOR
Controladores (o drivers).
Buses.
Perifricos de entrada/salida.
Memoria auxiliar.
4.1
Pgina 16 de 44
La CPU es el cerebro del ordenador y, por tanto, es la parte fundamental del ordenador . Se
encarga de controlar todas las tareas y procesos que se realizan dentro de l.
El procesador est formado por la Unidad de Control (UC), la Unidad Aritmtico-Lgica (ALU)
y su propia memoria interna (la cach), que no es la RAM, integrada en l. Adems, tiene la Unidad de
Coma Flotante (FPU, Floating-Point Unit).
Pgina 17 de 44
Las seales de control son seales electrnicas que controlan los componentes del procesador
que se utilizan para realizar una operacin o ejecutar una instruccin . Ejemplo: Una seal de lectura o
escritura puede ser enviada a la memoria cach hacindole saber que el procesador est preparando
para leer o escribir datos en la memoria del procesador.
Reloj (o clock, clk). Proporciona una sucesin de impulsos elctricos a intervalos constantes.
Controla la velocidad con que el ordenador ejecuta las operaciones, para conocer en qu
momento han de comenzar y terminar. El perodo de esta seal se le denomina tiempo de ciclo,
cuyo orden de magnitud es de nanosegundos.
La frecuencia del reloj (clock speed) es un parmetro que en parte determina la velocidad de
funcionamiento del ordenador. Se mide en Megahercios (MHz) o millones de pulsos por segundo.
Por tanto, la velocidad de la CPU es el nmero de impulsos generados por segundo.
Un pulso representa la ejecucin de una instruccin elemental.
Ejemplo: Un ordenador de 600 MHz es capaz de realizar 600 millones de instrucciones por
segundo.
Encarnacin Marn Caballero
Pgina 18 de 44
Ejemplo:
Las operaciones lgicas son normalmente de comparacin, para las que se emplean los
operadores del lgebra de Boole. Algunas de estas operaciones se detallan en la siguiente
tabla:
Circuito operacional. Realiza las operaciones con los datos de los registros de entrada.
Pgina 19 de 44
Ejemplo: Ejecutar paso a paso el programa que suma dos nmeros en el microprocesador.
Pgina 20 de 44
4.1.4 Funcionamiento
Para poder comprender mejor el funcionamiento de la CPU y del resto de componentes internos
del ordenador, se enumeran a continuacin las diferentes etapas de la ejecucin de una instruccin:
1.
4.2
La Memoria
La memoria del ordenador se encarga de almacenar los datos y los programas con los que se va
Pgina 21 de 44
Ventajas:
Este tipo de memoria es ms lenta que la propia memoria principal , ya que est formada por
componentes electrnicos y mecnicos.
Es memoria no voltil, lo que significa que la informacin permanece en ella, incluso despus
de interrumpir el suministro de energa elctrica al ordenador.
Pgina 22 de 44
La memoria principal o central (MC) es la que est situada fsicamente dentro de la carcasa del
ordenador.
Memoria cach.
La memoria RAM es un componente necesario para que se pueda procesar la informacin . Casi
todo, por no decir todo, lo que se tiene que procesar dentro del ordenador debe pasar tarde o
temprano por la memoria central.
Pgina 23 de 44
Registro de intercambio. Recibe los datos en operaciones de lectura y almacena los datos en
las operaciones de escritura.
Selector de memoria. Se activa cada vez que hay que leer o escribir conectando la celda o
posicin de memoria con el registro de intercambio.
Ventajas:
Este tipo de memoria es muy rpida porque se puede acceder a cualquier posicin directamente.
Ejemplo: La memoria RAM almacena fsicamente los programas y los datos que se tienen que
procesar. Cuando se ejecuta un programa como, por ejemplo, Microsoft Word, ste pasar del soporte
de almacenamiento masivo o memoria externa en el que est almacenado de forma permanente, a
cargarse en memoria principal (operacin de lectura). Una vez cargado el programa en memoria
principal, se le denomina proceso. Evidentemente, lo normal es que el programa, en este ejemplo
Microsoft Word, tenga algn documento que procesar. Pues bien, este documento que se est
procesando, tambin se cargar en memoria principal. Una vez que se haya terminado de trabajar con el
documento, se almacenar (operacin de escritura) en el soporte de almacenamiento externo
correspondiente, desapareciendo de la memoria principal. Lo mismo suceder con Microsoft Word, ya
que cuando se cierra, la memoria RAM se liberar del espacio que este software ocupaba.
Pgina 24 de 44
Justo antes de necesitar esos datos, se seleccionan y se colocan en dicha memoria. Cuando la
CPU solicita un dato, el primer lugar donde lo busca es en la cach.
La cach L1 (cach de nivel 1), que est integrada dentro del microprocesador y funciona a
la misma velocidad que ste.
La cach L2 (cach de nivel 2), que inicialmente estaba integrada en la placa base y ahora
est dentro del microprocesador.
Pgina 25 de 44
Ejemplo: Procesadores core2quad e i7 con varios ncleos y memoria cach L1, L2 y L3.
4.2.2.2.1
Cach L1
La memoria cach L1, o de nivel 1, es un tipo de memoria pequea y rpida que est dentro de
la CPU. A menudo, referida como cach o cach interna principal, es utilizada para acceder a datos
importantes y de uso frecuente.
La memoria L1 es el tipo ms rpido y ms costoso porque est integrado en el equipo.
La CPU tiene dos memorias cach L1: una para almacenar los datos y otra para las instrucciones
de los programas.
4.2.2.2.2
Cach L2
Pgina 26 de 44
4.2.2.2.3
Cach L3
La memoria cach L3, o de nivel 3, es una memoria que est integrada en la placa base. Es
utilizada para alimentar a la memoria cach L2 , y generalmente es ms rpida que la memoria principal
del sistema, pero todava ms lenta que la memoria cach L2.
Ejemplo: Procesadores AMD Phenom II X4, Intel Core i5 e i7 con memorias cach L1, L2 y L3.
Pgina 27 de 44
Inicialmente, la BIOS se programaba sobre memorias de tipo ROM, lo que implicaba que
cualquier modificacin en el sistema no poda realizarse a menos que lo hiciese el fabricante. Haba que
sustituir el componente electrnico para modificar la configuracin del BIOS. Por eso, posteriormente,
la BIOS se mont en memorias de tipo PROM (Programmable Read Only Memory), que son
programables una sola vez y despus de haber sido montadas en la placa.
En la actualidad, se utilizan las memorias de tipo EPROM (Erasable Programmable Read Only
Memory), que permiten cambiar la configuracin asignada. Este proceso es complejo, pero no implica
realizar operaciones fsicas sobre los componentes que estn montados.
La mayora de los ordenadores actuales estn provistos de una memoria Flash-BIOS que nos
Todas estas memorias son no voltiles, la informacin que contienen no desaparece nunca
debido a que estn programadas de fbrica. No necesitan ningn suministro de energa para mantener
su configuracin.
Es evidente que si el equipo permanece apagado durante mucho tiempo, la pila puede llegar a
descargarse y, por tanto, la CM0S puede perder la informacin que tiene almacenada.
Encarnacin Marn Caballero
Pgina 28 de 44
Pgina 29 de 44
Los fabricantes de ordenadores han dividido desde un principio la estructura en esas tres
partes fundamentales, que son gestionadas de forma diferente por cada sistema operativo.
Ejemplo: MS-DOS gestiona la memoria dividindola realmente en estas tres capas. Windows
9X, XP, Vista 2003 Server, 2008 Server, UNIX o Linux gestionan la memoria de forma diferente,
olvidndose casi por completo de esta estructura.
En cualquier caso, esta cuestin es fundamental, pues una cosa es el modo en que los
ordenadores reconocen la memoria despus de ser fabricados (tres capas) y otra muy distinta el modo
en que el sistema operativo gestiona las diferentes capas de la RAM.
Pgina 30 de 44
4.2.6.2 Celdas
Desde el punto de vista fsico, los componentes electrnicos que forman la memoria central se
denominan celdas o biestables, que actan como pequeos condensadores de forma que la presencia de
energa dentro de ellas puede traducirse como un 1 lgico, y la ausencia de energa como un 0 lgico.
Representacin de las celdas de memoria:
Cada vez que se realiza una operacin de escritura en la memoria principal, es decir, cada vez
que almacenamos un programa o un simple documento de texto , el conjunto de biestables se cargar o
no de corriente elctrica. La combinacin de las diferentes cargas, y su posterior agrupacin y
codificacin, representa que en ese conjunto de posiciones especficas de memoria se ha almacenado
una determinada letra o carcter.
La informacin almacenada en la memoria se suele referenciar por bloques. Estos bloques suelen
ser de 8 celdas; es decir, equivalen a 8 bits lgicos y se denominan byte (combinacin de ceros y unos).
Cada conjunto de ellos representa un carcter, es decir, cualquier letra o nmero como combinacin de
8 bits.
Las celdas, dado que son condensadores, despus de transcurrido un tiempo se descargan. As,
para no perder la informacin de la memoria, el propio sistema informtico tiene que cargarlos
constantemente. Este proceso recibe el nombre de actualizacin o refresco de memoria.
Celdas de memoria:
Indica presencia de corriente elctrica.
Indica ausencia de corriente elctrica.
1
3 4
Este conjunto de ocho celdas de memoria se correspondera con una combinacin de bits que,
mediante un cdigo concreto (ASCII), que se explica posteriormente, se corresponde con la siguiente
combinacin lgica de bits:
1
0 1
Pgina 31 de 44
4.2.6.4 Direccionamiento
El direccionamiento es una operacin que se realiza cuando el procesador ejecuta o interpreta
una instruccin.
Pgina 32 de 44
Direccionamiento indirecto. El campo del operando contiene una direccin de memoria en la que
se encuentra la direccin efectiva del operando.
4.3
internos del ordenador con los perifricos de entrada/salida y las memorias de almacenamiento externo
o auxiliares.
La memoria RAM y la unidad de entrada/salida son parte fundamental del hardware sin las que
la CPU no es capaz de realizar prcticamente ninguna operacin.
Encarnacin Marn Caballero
Pgina 33 de 44
4.4
Buses
4.4.1 Definicin
El ordenador se compone internamente de un conjunto de cables, conectores, tarjetas, chips y
otros dispositivos que mueven los datos de un lado a otro. Estos datos viajarn a travs de unos canales
que llamaremos buses.
El bus es el elemento de comunicacin entre los diferentes componentes del ordenador .
Fsicamente, es un conjunto de hilos fsicos utilizados para la transmisin de instrucciones, datos y
seales de control entre las distintas unidades del computador .
Por cada hilo se transmite un bit.
Los buses conectan las diferentes partes del sistema, como son el microprocesador, la memoria,
los puertos de entrada/salida y las ranuras de expansin.
Ejemplo: Un bus es el cable que une el disco duro con la placa base.
4.4.2 Tipos
Segn la estructura de interconexin de los buses, stos se dividen en dos tipos:
Bus nico. Considera a la memoria y a los perifricos como posiciones de memoria, y hace un
smil de las operaciones E/S con las de escritura/lectura en memoria. Estas equivalencias
consideradas por este bus hacen que no permita controladores DMA (Direct Access Memory,
Acceso Directo a Memoria).
Pgina 34 de 44
Bus dedicado (o bus del sistema). ste, en cambio, al considerar la memoria y perifricos
como dos componentes diferentes, permite controladores DMA. El bus dedicado se divide en
tres subcategoras:
o
dispositivos a direccionar.
Bus de control. Transmite seales para controlar y sincronizar todas las unidades
funcionales del ordenador. Es decir, organiza y redirige hacia el bus pertinente la
informacin que se tiene que transmitir.
Como estas lneas estn compartidas por todos los componentes, tiene que proveerse de
determinados mecanismos que controlen su utilizacin.
Ejemplo: Permite indicar el sentido de transferencia de datos, coordinar la
temporizacin de eventos, transmitir las seales de peticin y de reconocimiento
(interrupcin), etc.
Pgina 35 de 44
Ejemplo: Cuando el procesador quiere leer el contenido de una celda de memoria, enva por el
bus de direcciones la direccin de la celda que quiere leer, recibiendo a travs del bus de datos el
contenido de la celda.
Entre el bus de datos y el bus de direcciones existe una fuerte relacin, puesto que para
cada instruccin o dato enviado por uno de los dos buses, el otro transporta informacin acerca de esa
instruccin o dato.
Ejemplos:
Bus de datos
Bus de direcciones
Bus de control
Segn el tipo de transmisin, los buses pueden ser de dos tipos:
En serie. Se transmiten varios bits por el mismo hilo, uno detrs de otro. Ejemplos: El puerto
COM del ratn, el mdem de la lnea telefnica y el puerto USB.
En paralelo. Se transmiten conjuntos de bits a la vez, uno por cada hilo . Ejemplo: El puerto
LPT1 de la impresora.
Pgina 36 de 44
4.4.3 Caractersticas
El bus es como una autopista en la que el trfico es muy intenso. Por eso, el tipo de bus que
incorpore el ordenador determinar que ste sea ms rpido o ms lento.
El bus se caracteriza por el nmero y la disposicin de sus lneas (cada una de ellas es capaz de
transmitir un bit, que es la unidad mnima de transmisin de la informacin).
El tamao del bus se mide en bits.
El nmero de bits que circulan define el nmero de lneas de que se dispone para realizar el
paso de informacin de un componente a otro. Son como los carriles de una autopista: cuantos ms
carriles haya, ms vehculos podrn circular por ella.
Ejemplos de uso de 128 bits:
Las consolas de la sexta generacin se caracterizan por poseer 128 bits, siendo la quinta
generacin la que albergaba 32 bits y 64 bits. Dreamcast fue la primera consola de 128 bits.
Pgina 37 de 44
La capacidad operativa del bus depende del propio sistema, de la velocidad de ste y de la
anchura del bus (nmero de conductos o hilos de datos que operan en paralelo).
La anchura del bus depende de los bits que se pueden transmitir simultneamente, segn el
tipo de procesador que incorpore el equipo.
Ejemplo: La siguiente figura muestra un esquema en el que el bus comunica el procesador con
los mdulos de memoria RAM.
Tambin es muy importante la velocidad con la que los bits circulan por el bus. Esta velocidad
se mide en Megahercios (MHz) o Gigahercios (GHz), y de ello depende el rendimiento global del
equipo. Hay buses a 66 MHz, pasando por toda una gama que va hasta ms de 1.066 MHz en los
ordenadores que montan procesadores de ltima generacin.
Ejemplo: Comparmoslo con una autopista o carretera: no es lo mismo que exista una limitacin
de 90 Km/h que otra de 130 Km/h. Si un bus tiene muchas lneas y son muy rpidas, mejor para el
rendimiento del ordenador.
Ejemplo: El ancho de banda entre la memoria y el procesador es de 133 MB/s, esto quiere decir
que en un segundo se pueden transferir 133 Megabytes entre las unidades citadas.
La frecuencia o velocidad del bus queda determinada por los impulsos de reloj. El reloj es, por
tanto, el componente que determina la velocidad, ya que a mayor frecuencia en MHz, ms rpida es la
circulacin de bits por las lneas del bus.
Y no solo eso. El bus determina la arquitectura del ordenador y, por tanto, su tamao
determina el del registro de instruccin. As, el cdigo de operacin puede ser mayor, siendo posible
ejecutar un mayor nmero de operaciones. sto produce un aumento de potencia, no por mayor rapidez,
sino por mayor complejidad de las instrucciones.
EL tipo de bus y su velocidad dependen, en primer lugar, del fabricante y, en segundo lugar, del
procesador que lo gestione. Es decir, es posible ampliar la memoria interna de un ordenador, agregar un
segundo disco duro, incluso cambiar el procesador, pero el bus seguir siendo siempre el mismo, dado
que se encuentra incrustado en la placa base. Si cambiamos el procesador por otro ms rpido, el
tiempo que emplea la CPU para sus clculos ser mucho menor, pero la transferencia de datos (bits)
desde la memoria a los perifricos, y viceversa, seguir siendo la misma. sto es lo que se conoce como
cuello de botella.
Pgina 38 de 44
4.5
Los perifricos son aparatos electrnicos que conectamos a la CPU y normalmente nos sirven
para introducir o sacar informacin del PC.
Entrada.
Salida.
Entrada y Salida.
4.5.1 Entrada
Los perifricos de entrada son perifricos que nos sirven para introducir informacin en el
ordenador.
Ejemplos: Teclado, ratn, joystick, micrfono, cmara digital, webcam, escner, lector de
tarjetas, lpiz ptico, lector de cdigo de barras, etc.
Pgina 39 de 44
4.5.2 Salida
Los perifricos de salida son perifricos que nos sirven para extraer informacin en el
ordenador.
4.5.3 Entrada/Salida
Los perifricos de Entrada/Salida (E/S) son perifricos que nos sirven tanto para introducir
informacin como para extraer informacin en el ordenador .
Ejemplos: Disco duro, disquete, pendrive (o memoria flash), monitores tctiles (o pantallas
sensibles al tacto), impresora multifuncin, mdems, enrutadores (o routers), conmutadores (o
switches), tarjetas de red, CD/DVD regrabable, terminal de punto de venta, terminal de operaciones
bancarias,
Pgina 40 de 44
4.5.4 Puertos
Los perifricos se conectan con el ordenador , es decir, con la CPU y sus componentes, a travs
de los denominados puertos o conectores externos. Esta gestin la lleva a cabo otra parte esencial del
ordenador: la unidad de entrada/salida, componente hardware usado para la gestin de perifricos.
Conectado el perifrico al ordenador a travs del cable o conector correspondiente, la
informacin que se enva o transmite circula dentro del ordenador a travs de los buses vistos
anteriormente.
4.5.6 Caractersticas
Las caractersticas importantes de los perifricos son:
o
Hay que tener en cuenta que el ordenador puede funcionar perfectamente sin los dispositivos
de E/S, aunque es evidente que, en ese caso, no podremos introducir ni extraer datos de ste.
Ejemplo: El ordenador puede funcionar sin ratn, sin teclado e incluso sin disco duro. Sin
embargo, jams podra funcionar sin la CPU.
Pgina 41 de 44
4.6
Memoria auxiliar
Algunas de las principales caractersticas de los soportes es que son reutilizables, que tienen
elevada capacidad de almacenamiento, que son del tipo no voltil y ms econmicos que la memoria
principal (RAM).
DESCRIPCIN
DEL PROCESADOR
5.1
Longitud de palabra
Otra unidad de informacin ligada a la computadora es la palabra.
Una palabra est formada por un nmero entero de bits (8, 16, 32, 64,...) e indica el tamao de
los datos con los que opera la ALU (palabra de CPU) o de los datos transferidos entre CPU y memoria
(palabra de memoria).
Igualmente el tipo de bus (o buses) que conecta los distintos subsistemas del computador
condiciona su potencia, especialmente en la adecuacin del nmero de lneas del bus con el tamao de
palabra.
La longitud o tamao de palabra, por tanto, es el nmero de bits que se maneja como una
unidad en un sistema de computacin en particular . Adems, determina, entre otras cosas, la precisin
de los clculos y la variedad del repertorio de instrucciones (RISC o CISC).
Ejemplo: Normalmente, el tamao de palabra de las microcomputadoras modernas es de 64
bits, es decir, el bus del sistema puede transmitir 64 bits (8 bytes de 8 bits) a la vez entre el
procesador, la RAM y los perifricos.
Encarnacin Marn Caballero
Pgina 42 de 44
Longitud de
palabra
8 bits
16 bits
16 / 32 bits
32 bits
Computadores
Microprocesadores
Apple II
Hewlett Packard 125
Digital PDP
IBM PC-XT
Apple Macintosh
IBM 360, 370, 4300
SUN SPARC
PC (386, 486, Pentium)
64 bits
5.2
IBM 4381
CRAY-Y-MP
por segundo.
Ejemplo: El procesadores Intel Core 2 Duo va a una frecuencia de reloj de 3,33 GHz y el
procesador Intel Core i7 Extreme Edition a 2,93 GHz, esto quiere decir que el procesador trabaja a un
ritmo de 333 y 293 miles de millones de ciclos por segundo, respectivamente.
Pgina 43 de 44
5.3
Capacidad de la RAM
La capacidad de la RAM se mide en trminos del nmero de bytes que puede almacenar .
Habitualmente se mide en MB y GB.
Cuanto mayor es su capacidad, mejor es el rendimiento del computador ya que todos los datos a
5.4
Velocidad de transferencia
El ancho de banda o velocidad de transferencia es la cantidad de informacin que se puede
transmitir por unidad de tiempo / por segundo en un bus entre CPU y memoria o unidad de E/S
(entrada/salida).
La cantidad de informacin transferida coincide con el nmero de bits del ancho del bus.
Ejemplo: Si el ancho de banda entre la memoria y el procesador es de 133 MB/s, sto quiere
decir que en un segundo se pueden transferir 133 Megabytes entre las unidades citadas.
5.5
Benchmarks
Los benchmarks (o test sintticos) son un conjunto de programas de prueba que miden el
rendimiento del ordenador. Estos test son aplicaciones tpicas de un computador y estn escritos en
lenguajes de alto nivel, por ejemplo: SPEC. Se suelen utilizar para comparar mquinas de distintos
fabricantes.
Pgina 44 de 44