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UNIDAD 3: ARQUITECTURA INTERNA

Por: arelysdelgado | Publicado: 04/03/2011 04:46 |


Arquitectura Interna del Computador (Software)

As como la esencia del ser humano no est en su cuerpo sino en su algo abstracto llamado alma, es un elemento intangible llamado software que radica la mayor parte de la magia que ha convertido al computador en la herramienta ms poderosa de nuestro tiempo.

Los computadores estn formados por el hardware y el software. Lo nico tangible del software es el sitio en el que se almacena: disquetes, discos compactos (CD ROM), disco duro., etc.

Los programas o software son conjuntos de instrucciones que le dicen al computador qué debe hacer especficamente. Un programa se puede comparar con una receta de cocina. La receta est llena de instrucciones que le dicen a la persona, paso a paso, qué acciones debe ir ejecutando y en qué orden para preparar el plato. El software, hace lo mismo, le indica al ordenador las instrucciones para que realice exactas tareas. Sin los programas, el computador es una mquina intil, as como un estilgrafo es slo una pieza de escribir cuando no est en manos del poeta. Hay diferentes clases de programas de computador. Las dos principales categoras son los sistemas operativos y el software aplicativo o las llamadas aplicaciones.

El sistema operativo es el programa ms importante porque controla el funcionamiento del computador y el de los dems programas. Las aplicaciones, por su parte, son todos los programas que permiten al usuario realizar tareas: procesadores de palabra para escribir, juegos para divertirse, hojas de clculo para trabajo financiero, browsers para navegar por la red.

El sistema operativo establece las reglas y parmetros para que el software aplicativo interacte con el computador. Si no existiera el sistema operativo, cada desarrollador de software tendra que crear su propio método para que sus aplicaciones grabaran archivos en el disco duro, para desplegar textos y grficos en la pantalla, para enviar texto a la impresora e infinidad de funciones ms. Pero en lugar de hablar directamente con el hardware las aplicaciones hablan con el sistema operativo y este acta como intérprete ante el hardware.

El sistema operativo también se encarga de repartir entre las diferentes aplicaciones abiertas los recursos del computador (como la atencin del procesador o la memoria RAM) Los sistemas operativos se disean para que funciones sobre una familia particular de computadores. Se tiene que los sistemas operativos MS DOS y WINDOWS, trabajan en computadores personales (PC) basados en procesadores de INTEL o ATHLON. Y el sistema operativo Macintosh corre en PC MACINTOSH, los cuales usan procesadores POWER PC, anteriormente usaba MOTOROLA 680x0. Esta diferencia de procesadores obliga también al usuario a escoger el sistema que ha de corresponder, pues no son compatibles entre s, la aplicacin o suite (paquete de varias aplicaciones) adquirida.

Lo que hace tan especial al computador es su capacidad para cumplir mltiples funciones. Una aspiradora slo sirve para aspirar o ventilar, una tostadora para tostar y no le servir para frer huevos, en cambio el ordenador es un mueble multitareas, escribe, calcula, permite ver videos, interacta con el usuario, almacena informacin, es biblioteca, discoteca, diseador, contesta el teléfono, recibe y enva faxes, organiza la agenda, televisa conferencias o charlas, recuerda compromisos, permite jugar etc. Todo esto se logra con software aplicativos; las aplicaciones son las que hacen posible realizar todo tipo de tareas en el computador.

Lo anterior en computadores caseros o monousuario, pero si quisiera tener varios usuarios el software sera diferente, tendra que montar en el equipo una aplicacin o suite (paquete de aplicaciones) para multiusuarios, como LINUX, NT WINDOWS, UNIX, etc.

No es desconocido para nosotros y tampoco para aquel ocasional o desprevenido usuario que se ha acercado a un ordenador que al encenderlo, la pantalla se ve ocupada por un mensaje descriptivo de la versin utilizada. Este simple hecho conlleva toda una frenética actividad en el interior de la mquina. Una sucesin de rpidas operaciones que pasan completamente desapercibidas para algunos, a no ser por los siseos y crujidos que proceden de la unidad de disco, reveladores de que algo est sucediendo en la intimidad del ordenador. El sistema operacional est cargando el equipo.

La descripcin cronolgica de los hechos en breve sntesis es lo que se describe a continuacin. Un programa "cargador" de arranque en fro (cold start), viaja desde el disco hacia la memoria residente del sistema. La funcin de este programa no es otra que gestionar la carga del sistema operativo desde el disco rgido o duro o un disquete a la memoria interna, cediendo el control, a continuacin, al propio sistema operativo. Este se encargar de ultimar las operaciones de iniciacin y de visualizar en la pantalla el mensaje de presentacin, acompaado del carcter de peticin o "prompt" de sistema.

Toda la actividad da comienzo con la carga en memoria de un programa (cold start) cuya nica misin es gestionar la carga de otro programa: el sistema operativo.

Funcionamiento Interno del Computador

Al iniciar el arranque, en la mayora de computadores, cualquiera sea su tamao o potencia, el control pasa mediante circuito cableado a unas memorias de tipo ROM, grabadas con informacin permanente (datos de configuracin, fecha y hora, dispositivos, etc.)

Después de la lectura de esta informacin, el circuito de control mandar a cargar en la memoria principal desde algn soporte externo (disco duro o disquete) los programas del sistema operativo que controlarn las operaciones a seguir, y en pocos segundos aparecer en pantalla el identificador o interfaz, dando muestra al usuario que ya se est en condiciones de utilizacin. Si el usuario carga un programa con sus instrucciones y datos desde cualquier soporte de informacin, bastar una pequea orden para que dicho programa comience a procesarse, una instruccin tras otra, a gran velocidad, transfiriendo la informacin desde y hacia donde esté previsto en el programa con pausas si el programa es inactivo, en las que se pide al usuario entradas de informacin. Finalizada esta operacin de entrada, el ordenador continuar su proceso secuencial hasta culminar la ejecucin del programa, presentando sus resultados en pantalla, impresora o cualquier periférico.

Cada una de las instrucciones tiene un cdigo diferente expresado en formato binario. Esta combinacin distinta de unos y ceros la interpreta el cerebro del ordenador, y como est diseado para que sepa diferenciar lo que tiene que hacer al procesar cada una de ellas, las ejecuta y contina con la siguiente instruccin, sin necesidad de que intervenga el ordenador.

El proceso de una instruccin se descompone en operaciones muy simples de transferencia de informacin u operaciones aritméticas y lgicas elementales, que realizadas a gran velocidad le proporcionan una gran potencia que es utilizada en mltiples aplicaciones.

Realmente, esa informacin digitalizada en binario, a la que se refiere con unos y ceros, el ordenador la diferencia porque se trata de niveles diferentes de voltaje. Cuando se emplean circuitos integrados, los niveles lgicos bajo y alto, que se representan por ceros y unos, corresponden a valores muy prximos a cero y cinco voltios en la mayora de los casos. Cuando las entradas de las puertas lgicas de los circuitos digitales se les aplica el nivel alto o bajo de voltaje, el comportamiento es muy diferente. Por ejemplo, si se le aplica nivel alto conducen o cierran el circuito; en cambio si se aplica nivel bajo no conducen o dejan abierto el circuito. Para que esto ocurra, los transistores que constituyen los circuitos integrados trabajan en conmutacin, pasando del corte a la saturacin.

Estructura Interna del Computador

En ella la conforman cada uno de los chips que se encuentran en la plaqueta base o tarjeta madre, estos son:

Bios

"Basic Input-Output System", sistema bsico de entrada-salida. Programa incorporado en un chip de la placa base que se encarga de realizar las funciones bsicas de manejo y configuracin del ordenador.


Caché

Es un tipo de memoria del ordenador; por tanto, en ella se guardarn datos que el ordenador necesita para trabajar. Esta también tiene una segunda utilidad que es la de memoria intermedia que almacena los datos ms usados, para ahorrar mucho ms tiempo del trnsito y acceso a la lenta memoria RAM.


Chipset

Es el conjunto (set) de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB.


USB

Un puerto USB permite conectar hasta 127 dispositivos y ya es un estndar en los ordenadores de ltima generacin, que incluyen al menos cuatro puertos USB 2.0 en los ms modernos, y algn USB 1.1 en los ms anticuados. Pero qué otras ventajas ofrece este puerto? Es totalmente Plug & Play, es decir, con slo conectar el dispositivo y "en caliente" (con el ordenador ya encendido), el dispositivo es reconocido, e instalado, de manera inmediata. Slo es necesario que el sistema operativo lleve incluido el correspondiente controlador o driver. Presenta una alta velocidad de transferencia en comparacin con otro tipo de puertos. USB 1.1 alcanza los 12 Mb/s y hasta los 480 Mb/s (60 MB/s) para USB 2.0, mientras un puerto serie o paralelo tiene una velocidad de transferencia inferior a 1 Mb/s. El puerto USB 2.0 es compatible con los dispositivos USB 1.1

A través del USB no slo se transfieren datos; adems es posible alimentar dispositivos externos. El consumo mximo de este controlador es de 2.5 Watts. Los dispositivos se pueden dividir en dispositivos de bajo consumo (hasta 100 mA) y dispositivos de alto consumo (hasta 500 mA). Para dispositivos que necesiten ms de 500 mA ser necesaria alimentacin externa. Hay que tener en cuenta, adems, que si se utiliza un concentrador y éste est alimentado, no ser necesario realizar consumo del bus. Una de las limitaciones de este tipo de conexiones es que longitud del cable no debe superar los 5 ms y que éste debe cumplir las especificaciones del Standard USB iguales para la 1.1 y la 2.0.


Zcalo ZIF

Es el lugar donde se inserta el "cerebro" del ordenador. Durante ms de 10 aos ha consistido en un rectngulo o cuadrado donde el "micro", una pastilla de plstico negro con patitas, se introduca con mayor o menor facilidad; recientemente, la aparicin de los Pentium II ha cambiado un poco este panorama.


Slot de Expansin

Son unas ranuras de plstico con conectores eléctricos (slots) donde se introducen las tarjetas de expansin (tarjeta de vdeo, de sonido, de red...). Segn la tecnologa en que se basen presentan un aspecto externo diferente, con diferente tamao y a veces incluso en distinto color. En esta se encuentran:

  • Ranuras PCI: el estndar actual. Pueden dar hasta 132 MB/s a 33 MHz, lo que es suficiente para casi todo, excepto quiz para algunas tarjetas de vdeo 3D. Miden unos 8,5 cm y generalmente son blancas.
  • Ranuras DIMM: son ranuras de 168 contactos y 13 cm. Originalmente de color negro.
  • Ranuras SIMM: los originales tenan 30 conectores, esto es, 30 contactos, y medan unos 8,5 cm. Hacia finales de la época del 486 aparecieron los de 72 contactos, ms largos: unos 10,5 cm de color blanco.
  • Ranuras AGP: o ms bien ranura, ya que se dedica exclusivamente a conectar tarjetas de vdeo 3D, por lo que slo suele haber una; adems, su propia estructura impide que se utilice para todos los propsitos, por lo que se utiliza como una ayuda para el PCI. Segn el modo de funcionamiento puede ofrecer 264 MB/s o incluso 528 MB/s. Mide unos 8 cm y se encuentra bastante separada del borde de la placa.
  • Ranuras ISA: son las ms veteranas, un legado de los primeros tiempos del PC. Funcionan a unos 8 MHz y ofrecen un mximo de 16 MB/s, suficiente para conectar un mdem o una tarjeta de sonido, pero muy poco para una tarjeta de vdeo. Miden unos 14 cm y su color suele ser negro; existe una versin an ms antigua que mide slo 8,5 cm.

Pila

Se encarga de conservar los parmetros de la BIOS cuando el ordenador est apagado. Sin ella, cada vez que encendiéramos tendramos que introducir las caractersticas del disco duro, del Chipset, la fecha y la hora.


Conectores Internos

Bajo esta denominacin se engloban a los conectores para dispositivos internos, como puedan ser la disquetera, el disco duro, el CD-ROM o el altavoz interno, e incluso para los puertos serie, paralelo y de joystick.


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