Introducción

Un ordenador se puede definir como una máquina compuesta por hardware y software, que a su vez necesitan un conjunto de órdenes (programas) para su funcionamiento. Pero el programa tampoco funciona por sí solo, para ello es indispensable el sistema operativo, capaz de hacer que los programas procesen información.

Ordenador: Máquina compuesta por hardware y software.

Hardware: Componentes físicos.

Software: Componentes no físicos que hacen funcionar al hardware.

Programas: Conjunto de órdenes o instrucciones.

Aplicación informática: Conjunto de varios programas.

Sistema operativo: Componente software que hace posible el procesamiento de la información.

Componentes Físicos / Hardware

Los componentes físicos del ordenador se pueden clasificar en:

1. Unidad Central de Proceso (CPU).
2. Memoria Central / RAM.
3. Unidades de Entrada / Salida.
4. Controladores.
5. Buses.
6. Unidades Periféricas.

1. Unidad Central de Proceso (CPU)

También denominada procesador, es el elemento encargado del control y ejecución de las operaciones que se realizan dentro del ordenador. El procesador se encarga de controlar todas las tareas y procesos que se realizan dentro de él (la memoria de que se dispone, la información que se va a procesar…).
El procesador necesita utilizar la memoria RAM para poder trabajar.
Está formado por la Unidad Aritmético Lógica (ALU), su propia memoria y la Unidad de Control (UC).

Unidad Aritmético Lógica (ALU).

Unidad de Control (UC).

Unidad de Control: Parte «pensante» del ordenador. Recibe información, la interpreta y ejecuta las instrucciones en el orden adecuado para que seguidamente se procesen en el orden adecuado.

Se encarga de llevar a la memoria RAM las instrucciones para la ejecución de los programas y el procesamiento de los datos. Estas instrucciones se extraen de los soportes de almacenamiento externo (Disco Duro).

Para realizar estas operaciones, la UC se ayuda de:

• Registro de Instrucción: Almacena la instrucción que se está ejecutando.
• Registro Contador de Programas: Contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción.
• Controlador y Descodificador: Interpreta la instrucción para su posterior proceso.
• Secuenciador: Genera las microórdenes necesarias para ejecutar la instrucción.
• Reloj: Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes.

Unidad Aritmético-Lógica: Encargada de realizar operaciones aritmético-lógicas. Aritméticas = Sumar, restar, multiplicación… / Lógicas = Comparación.
Los elementos que componen la Unidad Aritmético Lógica son:

• Registro de entrada: Contiene los operandos de la operación.
• Circuito operacional: Realiza las operaciones con los datos.
• Registro acumulador: Almacena los resultados de las operaciones.
• Registro de estado: Registra las condiciones de la operación anterior.

2. Memoria Central / RAM

La memoria almacena programas y datos con los que vamos a trabajar. Los dos tipos de memoria son:

Memorias de almacenamiento masivo: Discos duros, etc. Aunque estén físicamente dentro de la carcasa, se les denomina almacenamiento externo para diferenciarlos de la memoria interna. Son memorias más lentas, pero la información permanece en ellas aunque quitemos el suministro de energía eléctrica.

Memoria interna: Almacena la información temporalmente para ser procesada. Existen varios tipos.

1. RAM: En ella es posible almacenar y modificar información.
   Elemento fundamental para que se pueda procesar la información. Todo lo que se debe procesar debe pasar antes o después por la memoria RAM.
   La memoria RAM está compuesta por:
   • Registro de direcciones: Contiene la dirección de la celda a la que se va a acceder.
   • 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 con el registro de intercambio.
   • Señal de control: Indica si una operación es de escritura o de lectura.

   En la memoria tienen que estar ubicados los programas y los datos que se tienen que procesar. Cuando ejecutamos un programa, este pasará del soporte de almacenamiento a cargarse en la memoria central.
   Además de memoria RAM, lo normal es que los ordenadores incorporen memoria caché. Este tipo de memoria almacena la información que se utiliza con más frecuencia.
   Cada celda de la memoria RAM está formada por biestables capaces de almacenar información en forma de ceros y unos. La información se almacena en bloques de 8 bits. Estos biestables, con el tiempo, se van descargando y hace falta recargarlos. Este proceso se conoce como refresco de memoria.

   Tipos de memoria RAM

   • DRAM: Gran capacidad de almacenamiento. Necesita refrescarse en cada ciclo de reloj.
   • SRAM: Más cara y de menor capacidad, pero más rápida. No necesita refresco de memoria.
   • SDRAM: Gran capacidad y gran velocidad. Necesita refresco.
   • DDRAM: Se refresca dos veces por impulso de reloj, por lo que es el doble de rápida.
2. ROM: Memoria de solo lectura. Contiene información sobre hardware no modificable y sirve para iniciar el sistema informático. El software que integra la ROM forma la BIOS.
   Posteriormente, la BIOS se montó en memorias tipo PROM, que son programables una vez.
   En la actualidad, se montan memorias tipo EPROM. Son no volátiles y la información no desaparece, por lo que no necesitan suministro de energía para mantener su configuración.
   La información que se lee de la BIOS se carga en la CMOS (no volátil, incorpora una pequeña pila que la mantiene alimentada).
   La BIOS se puede configurar mediante el SETUP.
3. Otros tipos de memorias:
   • VRAM o memoria de vídeo.

Acceso a la Memoria

Para acceder a la memoria, hay que atender al concepto de dirección de memoria. Esta dirección es la situación de los bits (0, 1).
Podemos utilizar diferentes métodos de direccionamiento:

• Direccionamiento inmediato.
• Direccionamiento directo.
• Direccionamiento indirecto.
• Direccionamiento relativo.

3. Unidades de Entrada/Salida

La unidad de entrada/salida sirve para comunicar el procesador y el resto de componentes internos del ordenador con los periféricos de entrada/salida.

4. Controladores

Programas software para la gestión y configuración de periféricos.

5. Buses

El bus es el conjunto de líneas hardware utilizadas para la transmisión de datos.

Hay dos tipos:

Bus Único.

Bus Dedicado:

• Bus de datos.
• Bus de direcciones.
• Bus de control de sistema.

6. Unidades Periféricas

Los periféricos son dispositivos hardware con los cuales el usuario puede interactuar con el ordenador.
Los periféricos se conectan con el ordenador a través de puertos y la gestión la lleva a cabo la unidad de entrada/salida.

Componentes Lógicos / Software

El software está compuesto de programas que hacen funcionar a las aplicaciones informáticas.
El sistema operativo es el componente software que sirve para que la información pueda ser procesada por las aplicaciones.

Tipos de Datos

La primera clasificación que podemos hacer de los datos es la siguiente:

Datos de entrada: Se suministran desde los periféricos.

Datos intermedios: Se obtienen de los procesos.

Datos de salida: Pueden observarse en las unidades periféricas.

Si varían durante el proceso, pueden clasificarse en:

Datos fijos: Permanecen constantes.

Datos variables: Se modifican.

Sistemas de Codificación

El ordenador, por medio del sistema operativo y los componentes hardware, se encarga de transformar la letra y almacenarla en impulsos eléctricos (8 bits).

Decimal a Binario

Ejemplo: 93₁₀ / 2 (Se divide entre 2 sucesivamente y se toman los restos de abajo hacia arriba).

Binario a Decimal

Ejemplo: 1010 = 2¹ + 2³ = 2 + 8 = 10
(Se multiplica el número 2 por el dígito binario (1 o 0) y su posición, empezando desde 0 por la derecha).

Decimal a Hexadecimal

Ejemplo: 141 / 16 (Se divide entre 16 sucesivamente. Si en el resto se obtiene un número superior a 9, se busca su letra equivalente en la tabla hexadecimal).

Binario a Hexadecimal

Ejemplo: 0111 0001 1001
(Se agrupan los números binarios en grupos de 4. Si falta algún número, se añaden ceros a la izquierda. Luego, se convierte cada grupo a su equivalente decimal y, posteriormente, a hexadecimal).

Hexadecimal a Decimal

Ejemplo: 43 = 16⁰ * 3 + 16¹ * 4 = 3 + 64 = 67₁₀
(Se multiplica cada dígito hexadecimal por 16 elevado a su posición, empezando desde 0 por la derecha).

Hexadecimal a Binario

Para convertir un número hexadecimal a binario, se sustituye cada dígito hexadecimal por su representación binaria con 4 dígitos según la tabla. O cogiendo cada dígito del número empezando por atrás y dividiéndolo por dos, se obtiene el resultado de cada dígito. Luego, se juntan fijándose en si faltan ceros.

Binario a Octal

Se cogen los dígitos binarios de 3 en 3.

0-000   6-110   C-1100
1-001   7-111   D-1101
2-010   8-1000   E-1110
3-011   9-1001   F-1111
4-100   A-1010
5-101   B-1011

Codificación Alfanumérica

Los sistemas de codificación alfanumérica más importantes son:

• ASCII: Utiliza una combinación de 7 u 8 bits para representar cada símbolo, dígitos del 0 al 9 y letras de la A a la Z.
• EBCDIC: Cada símbolo se representa por una combinación de 8 bits agrupados en dos bloques de cuatro.
• FIELDATA: Utiliza bloques de 6 bits para representar cada símbolo.
• UNICODE: Códigos en cada sistema operativo. Tiene una tabla específica para cada uno de los diferentes países.

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