Central Processing Unit (CPU/Unidad Central de Procesamiento) también llamado microprocesador o simplemente Procesador, es el componente principal del ordenador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Las CPU proporcionan la característica fundamental del ordenador digital (la programabilidad) y son uno de los componentes necesarios encontrados en los ordenadores de cualquier tiempo, junto con la memoria principal y los dispositivos de entrada/salida. Se conoce como microprocesador el CPU que es manufacturado con circuitos integrados. Desde mediados de los años 1970, los microprocesadores de un solo chip han reemplazado casi totalmente todos los tipos de CPU y hoy en día, el término "CPU" es aplicado usualmente a todos los microprocesadores. La expresión "unidad central de proceso" es, en términos generales, un dispositivo lógico que pueden ejecutar complejos programas de ordenador. Esta amplia definición puede fácilmente ser aplicada a muchos de los primeros ordenadores que existieron mucho antes que el término "CPU" estuviera en amplio uso. Sin embargo, el término en sí mismo y su acrónimo han estado en uso en la industria de la Informática por lo menos desde el principio de los años 60. La forma, el diseño y la implementación de las CPU ha cambiado drásticamente desde los primeros ejemplos, pero su operación fundamental ha permanecido bastante similar. Las primeras CPU fueron diseñados a la medida como parte de un ordenador más grande, generalmente un ordenador único en su especie. Sin embargo, este costoso método de diseñar las CPU a la medida, para una aplicación particular, ha desaparecido en gran parte y se ha sustituido por el desarrollo de clases de procesadores baratos y estandarizados adaptados para uno o muchos propósitos. Esta tendencia de estandarización comenzó generalmente en la era de los transistores discretos, ordenadores centrales y microordenadors y fue acelerada rápidamente con la popularización del circuito integrado (IC), éste ha permitido que sean diseñados y fabricados CPU más complejas en espacios pequeños (en la orden de milímetros). Tanto la miniaturización como la estandarización de las CPU han aumentado la presencia de estos dispositivos digitales en la vida moderna mucho más allá de las aplicaciones limitadas de máquinas de computación dedicadas. Los microprocesadores modernos aparecen en todo, desde automóviles, televisores, neveras, calculadoras, aviones, hasta teléfonos móviles o celulares, juguetes, entre otros. En la actualidad muchas personas llaman CPU al armazón del computador (torre), confundiendo de esta manera a los principiantes en el mundo de la computación.
Unidad control
La unidad de control (UC) es uno de
los tres bloques funcionales principales en los que se divide una unidad central
de procesamiento (CPU). Los otros dos bloques son la unidad de proceso y el bus
de entrada/salida.
Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas (interpretación) y ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso.
Existen dos tipos de unidades de control, las cableadas, usadas generalmente en máquinas sencillas, y las microprogramadas, propias de máquinas más complejas. En el primer caso, los componentes principales son el circuito de lógica secuencial, el de control de estado, el de lógica combinacional y el de emisión de reconocimiento de señales de control. En el segundo caso, la microprogramación de la unidad de control se encuentra almacenada en una micromemoria, a la cual se accede de manera secuencial para posteriormente ir ejecutando cada una de las microinstrucciones. Estructura del computador: Unidad aritmético-lógica (UAL o ALU por su nombre en inglés, Arithmetic Logic Unit): aquí se llevan a cabo las operaciones aritméticas y lógicas.
Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas (interpretación) y ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso.
Existen dos tipos de unidades de control, las cableadas, usadas generalmente en máquinas sencillas, y las microprogramadas, propias de máquinas más complejas. En el primer caso, los componentes principales son el circuito de lógica secuencial, el de control de estado, el de lógica combinacional y el de emisión de reconocimiento de señales de control. En el segundo caso, la microprogramación de la unidad de control se encuentra almacenada en una micromemoria, a la cual se accede de manera secuencial para posteriormente ir ejecutando cada una de las microinstrucciones. Estructura del computador: Unidad aritmético-lógica (UAL o ALU por su nombre en inglés, Arithmetic Logic Unit): aquí se llevan a cabo las operaciones aritméticas y lógicas.
Unidad aritmetico logica
En computación, la unidad aritmético
lógica, también conocida como ALU (siglas en inglés de arithmetic
logic unit), es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas
(como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no),
entre dos números.
Muchos tipos de circuitos electrónicos necesitan realizar algún tipo de operación aritmética, así que incluso el circuito dentro de un reloj digital tendrá una ALU minúscula que se mantiene sumando 1 al tiempo actual, y se mantiene comprobando si debe activar el sonido de la alarma, etc.
Por mucho, los más complejos circuitos electrónicos son los que están construidos dentro de los chips de microprocesadores modernos. Por lo tanto, estos procesadores tienen dentro de ellos un ALU muy complejo y potente. De hecho, un microprocesador moderno (y los mainframes) puede tener múltiples núcleos, cada núcleo con múltiples unidades de ejecución, cada una de ellas con múltiples ALU.
Muchos tipos de circuitos electrónicos necesitan realizar algún tipo de operación aritmética, así que incluso el circuito dentro de un reloj digital tendrá una ALU minúscula que se mantiene sumando 1 al tiempo actual, y se mantiene comprobando si debe activar el sonido de la alarma, etc.
Por mucho, los más complejos circuitos electrónicos son los que están construidos dentro de los chips de microprocesadores modernos. Por lo tanto, estos procesadores tienen dentro de ellos un ALU muy complejo y potente. De hecho, un microprocesador moderno (y los mainframes) puede tener múltiples núcleos, cada núcleo con múltiples unidades de ejecución, cada una de ellas con múltiples ALU.
Memoria Principal
La memoria principal o
primaria,"Memoria Central ", es aquella memoria de un ordenador, donde se
encuentran el código de instrucciones y los datos del programa, que es ejecutado
actualmente.
La estructura de la memoria principal
ha cambiado en la historia de las computadoras. Desde los años 1980 es
prevalentemente una unidad dividida en celdas que se identifican mediante una
dirección. Está formada por bloques de circuitos integrados o chips capaces de
almacenar, retener o "memorizar" información digital, es decir, valores
binarios; a dichos bloques tiene acceso el microprocesador de la
computadora.
La MP se comunica con el
microprocesador de la CPU mediante el bus de direcciones. El ancho de este bus
determina la capacidad que posea el microprocesador para el direccionamiento de
direcciones en memoria.
En algunas oportunidades suele
llamarse "memoria interna" a la MP, porque a diferencia de los dispositivos de
memoria secundaria, la MP no puede extraerse tan fácilmente por usuarios no
técnicos.
La MP es el núcleo del sub-sistema de
memoria de una computadora, y posee una menor capacidad de almacenamiento que la
memoria secundaria, pero una velocidad millones de veces superior.
Tipos
En las computadoras son utilizados dos
tipos:
- ROM o memoria de sólo lectura (Read Only Memory). Viene
grabada de fábrica con una serie de programas. El software de la ROM se divide
en dos partes:
- Rutina de arranque o POST (Power On Self Test, auto diagnóstico de encendido): Realiza el chequeo de los componentes de la computadora; por ejemplo, circuitos controladores de video, de acceso a memoria, el teclado, unidades de disco,etc. Se encarga de determinar cuál es el hardware que está presente y de la puesta a punto de la computadora. Mediante un programa de configuración, el SETUP, lee una memoria llamada CMOS RAM (RAM de Semiconductor de óxido metálico). Ésta puede mantener su contenido durante varios años, aunque la computadora está apagada, con muy poca energía eléctrica suministrada por una batería, guarda la fecha, hora, la memoria disponible, capacidad de disco rígido, si tiene disquetera o no. Se encarga en el siguiente paso de realizar el arranque (booteo): lee un registro de arranque 'BR' (Boot Record) del disco duro o de otra unidad (como CD, USB, etc.), donde hay un programa que carga el sistema operativo a la RAM. A continuación cede el control a dicho sistema operativo y el computador queda listo para trabajar.
- Rutina BIOS o Sistema Básico de Entrada-Salida (Basic
Input-Output System): permanece activa mientras se está usando el
computador. Permite la activación de los periféricos de entrada/salida: teclado,
monitor, ratón, etc.
- Rutina Setup Etapa primaria en la que se pueden modificar opciones basicas como el horario. Es indiferente al Sistema operativo y se inicia antes de Iniciar sesión
- RWM o Memoria de lectura-escritura . Es la memoria del usuario que contiene de forma temporal el programa, los datos y los resultados que están siendo usados por el usuario del computador. En general es volátil, pierde su contenido cuando se apaga el computador, es decir que mantiene los datos y resultados en tanto el bloque reciba alimentación eléctrica, a excepción de la CMOS RAM.
Memoria cache
En informática, el caché de CPU, es un
área especial de memoria que poseen los ordenadores. Funciona de una manera
similar a como lo hace la memoria principal (RAM), pero es de menor tamaño y de
acceso más rápido. Es usado por la unidad central de procesamiento para reducir
el tiempo de acceso a datos ubicados en la memoria principal que se utilizan con
más frecuencia.
Cuando se accede por primera vez a un dato, se hace una copia en el caché; los accesos siguientes se realizan a dicha copia, haciendo que el tiempo de acceso medio al dato sea menor. Cuando el procesador necesita leer o escribir en una ubicación en memoria principal, primero verifica si una copia de los datos está en el caché. Si es así, el procesador de inmediato lee o escribe en la memoria caché, que es mucho más rápido que de la lectura o la escritura a la memoria principal.
Cuando se accede por primera vez a un dato, se hace una copia en el caché; los accesos siguientes se realizan a dicha copia, haciendo que el tiempo de acceso medio al dato sea menor. Cuando el procesador necesita leer o escribir en una ubicación en memoria principal, primero verifica si una copia de los datos está en el caché. Si es así, el procesador de inmediato lee o escribe en la memoria caché, que es mucho más rápido que de la lectura o la escritura a la memoria principal.
Bus
arquitectura de computadores, el bus (o
canal) es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una
computadora o entre computadoras. Está formado por cables o pistas en un
circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores además de
circuitos integrados.
En los primeros computadores electrónicos,
todos los buses eran de tipo paralelo, de manera que la comunicación entre las
partes del computador se hacía por medio de cintas o muchas pistas en el
circuito impreso, en los cuales cada conductor tiene una función fija y la
conexión es sencilla requiriendo únicamente puertos de entrada y de salida para
cada dispositivo.
Reloj
Este reloj, en la actualidad, genera miles de
MHz. El reloj es la señal utilizada para sincronizar las cosas dentro de una
computadora. Todos los tiempos se miden en términos de ciclos. Por ejemplo, una
memoria con una latencia de 5, significa que ésta tardará cinco ciclos completos
para comenzar a entregar los datos.
Puertos seriales y Paralelos
El puerto
serie
El puerto serie también es conocido como puerto COM y tiene principal utilidad en las comunicaciones. Consta de 9 pines y transmite los datos uno tras otro en un mismo canal (en serie). Se utiliza sobre todo para configurar y actualizar algunos dispositivos como routers o consolas de comunicaciones. A día de hoy está en desuso. |
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El puerto
paralelo
Conocido también como LPT y también se utiliza para comunicaciones. Tiene 25 pines. Este puerto es una mejora del puerto serie. Transmite un grupo de datos de forma simultánea por varios canales (en paralelo). Hoy en día está en deshuso porque estaba destinado a las impresoras antiguas, de ahí que tambien se le conozca como puerto de impresión |
Dispositivos perifericos
se
denomina periféricos a los aparatos o dispositivos auxiliares e
independientes conectados a la unidad central de procesamiento de una
computadora.
Se
consideran periféricos tanto a las unidades o
dispositivos a través de los cuales la computadora
se comunica con el mundo exterior, como a los sistemas que almacenan o
archivan la información, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria
principal.
Clasificación: Los periféricos pueden clasificarse en 5
categorías principales:
§ Periféricos de entrada: captan, y
digitalizan los datos
de ser necesario, introducidos por el usuario o por otro dispositivo y
los envían al ordenador para ser procesados.
§
Periféricos de
salida: son dispositivos que muestran o proyectan información hacia
el exterior del ordenador. La mayoría son para informar, alertar, comunicar,
proyectar o dar al usuario cierta información, de la misma forma se encargan de
convertir los impulsos eléctricos en información legible para el usuario. Sin
embargo, no todos de este tipo de periféricos es información para el
usuario.
§ Periféricos de entrada/salida
(E/S): sirven básicamente para la comunicación de la
computadora con el medio externo.
Los
periféricos de entrada/salida son los que utiliza el ordenador tanto para mandar
como para recibir información. Su función es la de almacenar o guardar de forma
permanente o virtual todo aquello que hagamos con el ordenador para que pueda
ser utilizado por los usuarios u otros sistemas.
§ Periféricos de almacenamiento:
son los dispositivos que almacenan datos e
información por bastante tiempo. La memoria de
acceso aleatorio no puede ser
considerada un periférico de almacenamiento, ya que su memoria es volátil y
temporal.
Memoria Secundaria
El almacenamiento secundario (memoria
secundaria, memoria auxiliar o memoria externa) es el conjunto
de dispositivos (aparatos) y medios (soportes) de almacenamiento, que conforman
el subsistema de memoria de una computadora, junto a la memoria principal.
No deben confundirse las "unidades o
dispositivos de almacenamiento" con los "medios o soportes de almacenamiento",
pues los primeros son los aparatos que leen o escriben los datos almacenados en
los soportes.
La memoria secundaria es un tipo de
almacenamiento masivo y permanente (no volátil), a diferencia de la memoria RAM
que es volátil; pero posee mayor capacidad de memoria que la memoria principal,
aunque es más lenta que ésta.
El proceso de transferencia de datos a un
equipo de cómputo se le llama "procedimiento de lectura". El proceso de
transferencia de datos desde la computadora hacia el almacenamiento se denomina
"procedimiento de escritura".
Son aquellos que sirven para introducir datos a la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central.
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Teclado
:
Un teclado se compone de una serie de teclas agrupadas en
funciones es un periférico de entrada o dispositivo, en parte inspirado en el teclado de las máquinas de escribir, que utiliza una disposición de botones o teclas, para que actúen como palancas mecánicas o interruptores electrónicos que envÃan información a la computadora
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Mouse:
Dispositivo que mueve un puntero electrónico sobre una pantalla que facilita la interacción usuario-máquina.
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Micrófono:
Es un
transductor electroacústico (dispositivo que transforma la electricidad en sonido, o viceversa). Su función es la de traducir las vibraciones debidas a la presión acústicaejercida sobre su cápsula por las ondas sonoras en energÃa eléctrica, lo que permite por ejemplo grabar sonidos de cualquier lugar o elemento.
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WebCam:
Es una pequeña
cámara digitalconectada a una computadora, la cual puede capturar imágenes y transmitirlas a través de Internet, ya sea a una página web o a otra u otras computadoras de forma privada.
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Lápiz óptico:
Es un
periférico de entrada para computadoras, tomando en la forma de una varita fotosensible, que puede ser usado para apuntar a objetos mostrados en un monitor. Este periférico es habitualmente usado para sustituir al mouse. Está conectado a un cable eléctrico y requiere de un software especial para su funcionamiento. Haciendo que el lápiz toque el monitor el usuario puede elegir los comandos de los programas (el equivalente a un clic del mouse), bien presionando un botón en un lado del lápiz óptico o presionando éste contra la superficie de la pantalla.
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Escaner:
Se utiliza para introducir imágenes de papel, libros, negativos o
diapositivas. Estos dispositivos ópticos pueden reconocer caractéres o imágenes, y para referirse a este se emplea en ocasiones la expresión lector óptico (de caracteres).
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Escáner de código de barras:
Escáner que por medio de un láser lee un código de barras y emite el número que muestra el código de barras, no la imagen.
Hay escáner de mano y fijos, como los que se utilizan en las cajas de los supermercados.
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Joystick:
Es un dispositivo de control de dos o tres ejes que se usa desde una
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Dispositivos de Salida
Los dispositivos de salida son aquellos que reciben información de la computadora, su función es eminentemente receptora y por ende están imposibilitados para enviar información. Entre los dispositivos de salida más conocidos están: la impresora (matriz, cadena, margarita, láser o de chorro de tinta), el delineador (plotter), la grabadora de cinta magnética o de discos magnéticos y la pantalla o monitor.
MONITOR
Dispositivo de salida más común de las computadoras con el que los usuarios ven la información en pantalla. Recibe también los nombres de CRT, pantalla o terminal. En computación se distingue entre el “monitor”, que incluye todo el aparato que produce las imágenes, y la “pantalla”, que es sólo el área donde vemos las imágenes. Así, el dispositivo de salida es todo el monitor, no solamente la pantalla.
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IMPRESORA
Es el periférico que el ordenador utiliza para presentar información impresa en papel. Las primeras impresoras nacieron muchos años antes que el PC e incluso antes que los monitores, siendo durante años el método más usual para presentar los resultados de los cálculos en aquellos primitivos ordenadores, todo un avance respecto a las tarjetas y cintas perforadas que se usaban hasta entonces.
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PARLANTES
Cada vez las usa más la computadora para el manejo de sonidos, para la cual se utiliza como salida algún tipo de bocinas. Algunas bocinas son de mesas, similares a la de cualquier aparato de sonidos y otras son portátiles (audífonos). Existen modelos muy variados, de acuerdo a su diseño y la capacidad en watts que poseen.
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| PLOTTER
Es un periférico destinado a trabajos de impresión específicos (planos, esquemas complejos, dibujo de piezas, grandes formatos, etc.). Se utilizan en diversos campos: ciencias, ingeniería, diseño, arquitectura, etc.
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| VIDEBEAM O VIDEOPROYECTOR | |
El sistema operativo (a veces también citado mediante su forma abreviada OS en inglés) se encarga de crear el vínculo entre los recursos materiales, el usuario y las aplicaciones (procesador de texto, videojuegos, etcétera). Cuando un programa desea acceder a un recurso material, no necesita enviar información específica a los dispositivos periféricos; simplemente envía la información al sistema operativo, el cual la transmite a los periféricos correspondientes a través de su driver (controlador). Si no existe ningún driver, cada programa debe reconocer y tener presente la comunicación con cada tipo de periférico.
De esta forma, el sistema operativo permite la "disociación" de programas y hardware, principalmente para simplificar la gestión de recursos y proporcionar una interfaz de usuario (MMI por sus siglas en inglés) sencilla con el fin de reducir la complejidad del equipo.
Tipos de sistema operativos y descripcion de sistema operativo mas conocido
Los sistemas operativos más conocidos son los
siguientes:
1) DOS:
El famoso DOS, que quiere decir Disk Operating
System (sistema operativo de disco), es más conocido por los nombres de PC-DOS y
MS-DOS. MS-DOS fue hecho por la compañía de software Microsoft y es en esencia
el mismo SO que el PC-DOS.
La razón de su continua popularidad se debe al aplastante
volumen de software disponible y a la base instalada de computadoras con
procesador Intel.
Cuando Intel liberó el 80286, DOS se hizo tan popular y firme
en el mercado que DOS y las aplicaciones DOS representaron la mayoría del
mercado de software para PC. En aquel tiempo, la compatibilidad IBM, fue una
necesidad para que los productos tuvieran éxito, y la "compatibilidad IBM"
significaba computadoras que corrieran DOS tan bien como las computadoras IBM lo
hacían.
Aún con los nuevos sistemas operativos que han salido al
mercado, todavía el DOS es un sólido contendiente en la guerra de los SO.
2) Windows 3.1:
Microsoft tomo una decisión, hacer un
sistema operativo que tuviera una interfaz gráfica amigable para el usuario, y
como resultado obtuvo Windows. Este sistema muestra íconos en la pantalla que
representan diferentes archivos o programas, a los cuales se puede accesar al
darles doble click con el puntero del mouse. Todas las aplicaciones elaboradas
para Windows se parecen, por lo que es muy fácil aprender a usar nuevo software
una vez aprendido las bases.
3) Windows 95:
En 1995, Microsoft introdujo una nueva y
mejorada versión del Windows 3.1. Las mejoras de este SO incluyen soporte
multitareas y arquitectura de 32 bits, permitiendo así correr mejores
aplicaciónes para mejorar la eficacia del trabajo.
4) Windows NT:
Esta versión de Windows se especializa en
las redes y servidores. Con este SO se puede interactuar de forma eficaz entre
dos o más computadoras.
5) OS/2:
Este SO fue hecho por IBM. Tiene soporte de 32
bits y su interfaz es muy buena. El problema que presenta este sistema operativo
es que no se le ha dad el apoyo que se merece en cuanto a aplicaciones se
refiere. Es decir, no se han creado muchas aplicaciones que aprovechen las
características de el SO, ya que la mayoría del mercado de software ha sido
monopolizado por Windows.
6) Mac OS:
Las computadoras Macintosh no serían tan
populares como lo son si no tuvieran el Mac OS como sistema operativo de planta.
Este sistema operativo es tan amigable para el usuario que cualquier persona
puede aprender a usarlo en muy poco tiempo. Por otro lado, es muy bueno para
organizar archivos y usarlos de manera eficaz. Este fue creado por Apple
Computer, Inc.
7) UNIX
: El sistema operativo UNIX fue creado por los
laboratorios Bell de AT&T en 1969 y es ahora usado como una de las bases
para la supercarretera de la información. Unix es un SO multiusuario y
multitarea, que corre en diferentes computadoras, desde supercomputadoras,
Mainframes, Minicomputadoras, computadoras personales y estaciones de trabajo.
Esto quiere decir que muchos usuarios puede estar usando una misma computadora
por medio de terminales o usar muchas de ellas.
Funiones de Sistema operativo
Para que un ordenador pueda hacer funcionar un programa informático (a veces conocido como aplicación o software), debe contar con la capacidad necesaria para realizar cierta cantidad de operaciones preparatorias que puedan garantizar el intercambio entre el procesador, la memoria y los recursos físicos (periféricos).
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