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INFORMÁTICA APLICADA A LA ECONOMÍA Tema 2: Estructura del Ordenador

Diana Marcela Sánchez Fúquene

2011-2012

Objetivos

Tipos de ordenadores:

o Según cómo representan la información

o Según su capacidad de cómputo

Conocer la estructura de un ordenador.

Conocer el objetivo y la funcionalidad de cada una de las

partes que componen un ordenador.

Tener una visión global de funcionamiento.

Conocer los distintos periféricos que existen.

Informática aplicada a la Economía

Objetivos

Capítulo 1: Definición

Capítulo 2: Clasificación de los Ordenadores

Capítulo 3: Estructura del Ordenador

o 3.1. Bus

o 3.2. Memoria

o 3.3. CPU

o 3.4. Unidad Aritmética Lógica

o 3.5. Unidad de Control

o 3.6. Ejecución de Programas

o 3.7. Periféricos


Objetivos

Capítulo 1: Definición


Terminología

Definición:

Un ordenador es una máquina compuesta de elementos

físicos (en su mayoría de origen electrónico) capaz de aceptar unos datos de entrada, realizar con ellos operaciones lógicas y aritméticas con gran velocidad y precisión, y proporcionar los resultados a través de algún medio de salida.


Objetivos

Capítulo 2: Clasificación

de los Ordenadores


Clasificación de los ordenadores

Según la representación de la información Sistemas analógicos:

o Las magnitudes físicas pueden tomar cualquier valor dentro de un rango prefijado. La escala de manifestaciones de sus variables no tiene discontinuidades.

o Ejemplo: utilizando señales de tensión que pueden tomar un valor cualquiera en el intervalo cerrado [0V – 10V].

Sistemas digitales:

o Las magnitudes físicas solo pueden tomar valores discretos, es decir, la escala de manifestaciones de las variables solo tiene determinados valores.

o Ejemplo: mediante señales de tensión que solo pueden tomar el valor 0V ó 4,5V.


Sistemas Digitales

Las señales eléctricas que circulan por un ordenador pueden adoptar dos valores.

Esos valores discretos son el valor lógico 0 (tensiones entre 0 y 0,2 voltios) y el valor lógico 1 (tensiones entre 0,8 y 4,5 voltios)

La zona prohibida, que los separa, va de 0,3 a 0,7 voltios.


Clasificación de los computadores

Según la capacidad de cómputo

Superordenadores: o Gran potencia. o Varios procesadores en paralelo. o Realiza complejos cálculos científicos a gran velocidad

(predicción del tiempo, trayectoria de un cohete...)


Macroordenadores (mainframes): o Acceso concurrentes de una gran cantidad de

usuarios. o Grandes bases de datos. o Uso principalmente en empresas grandes y/o

multinacionales (bancos, telecomunicaciones, industria...)

Clasificación de los computadores

Según la capacidad de cómputo Miniordenadores:

o Menos prestaciones que los mainframes.

o Menos usuarios concurrentes.

o Abaratamiento del coste para empresas grandes.


Microordenadores: o Monousuarios o Estaciones de trabajo (workstations):

o Usa recursos de ordenadores de mayor potencia.

o Uso en la ingeniería y cálculos técnicos. o Ordenadores personales (PC):

o Fácil manejo. o Aplicaciones sin necesidad de grandes

prestaciones (Ofimática) o Opción: Portátiles.

Objetivos

Capítulo 3: Estructura

del Ordenador


Estructura de un ordenador

La estructura de un ordenador no es más que un conjunto de componentes físicos

interconectados unos con otros que interactúan para procesar datos y dar un

resultado.

La estructura de los ordenadores que usamos en la actualidad se basa en la

arquitectura Von Neuman.


Periféricos

Co

ntro

lad

or

E/S

Bus

Memoria

Central CPU

Estructura de un ordenador Bus


Bus

Memoria

Central CPU

Periféricos

Co

ntro

lad

or

E/S

Bus

1. Bus de datos: o Datos que se transfieren entre unidades

o Circula en ambos sentidos pero nunca simultáneamente

o Tipos: Bus de datos interno: CPU <==> Memoria Principal

Bus de datos externo: CPU, Memoria Principal <==> Periféricos

2. Bus de direcciones: o Indica la posición de memoria o periférico.

3. Bus de control:

o Señales de control y de estado de las unidades.


Estructura de un ordenador Memoria


Bus

Memoria

Central CPU

Periféricos

Co

ntro

lad

or

E/S

1

2

3

4 5

1. Registros internos del procesador

2. Memoria caché

3. Memoria principal

4. Disco magnético

5. Cinta magnética

Memoria - Jerarquía

Registros internos

del procesador

Memoria caché

Memoria principal

Disco magnético

Cinta magnética


Pre

cio

Tie

mpo d

e a

cceso

Capacidad

Caché interna. 1

Caché externa. 2

Memoria

Es la unidad donde se almacena tanto los datos como las instrucciones de los programas.

Existen dos tipos de memoria:

1) Memoria Principal

• Poca capacidad de almacenamiento.

• Alto coste.

• Volátil (compuesto por circuitos electrónicos)

+ Mayor velocidad.

o Formada por celdas o posiciones (palabras de memoria)

2) Memoria Secundaria • Más lenta.

+ Gran capacidad de almacenamiento.

+ No es volátil (soporte magnético)

• Disco: Corto tiempo de acceso. Menor capacidad.

• Cinta: Más lento. Mayor capacidad.


Memoria (clasificación)

Memoria Principal: ROM (solo lectura para el sistema)

PROM (grabado inicial) • EPROM (varias grabaciones)

• EEPROM (varias grabaciones)

• Memoria Flash (varias grabaciones)

• RAM (lectura y escritura) SRAM (estática)

DRAM (refresco)

Memoria Secundaria: • Periféricos de almacenamiento.


Memoria

Memoria caché:

Más rápida que la M. principal (hasta mil veces más).

Alto coste.

Capacidad pequeña .

Uso de los registros de la CPU.

Memoria virtual:

• Uso de la memoria secundaria.

• Suele ser un disco duro.

• Sensación de más memoria principal.


Memoria

Memoria Central Es la parte de la CPU donde se almacenan las

instrucciones y los datos.

Está formada por multitud de celdas o posiciones de memoria numeradas de manera consecutiva.

Este hecho permite el acceso directo a la información que contienen.


Memoria Central


Memoria Central

CPU Memoria

central

Periférico

s

Bus

Contro

lad

or

E/S

Registro de dirección de memoria Registro de Intercambio de memoria

Selector

1. 2. 3.

33.

992. 999.

…

….

Componentes de la memoria central (I)

Registro de dirección de memoria (RDM): Contiene la dirección de memoria donde se encuentra o se va a almacenar la información.

Registro de intercambio de memoria (RIM): Registro intermedio que permite almacenar la información que se ha leído desde una posición de memoria o se va a escribir en una posición de memoria.

Selector de memoria (SM): Dispositivo que conecta la celda de memoria cuya dirección figura en el RDM con el RIM. De este modo facilita la transferencia de datos tanto en el proceso de lectura como de escritura.


Estructura de un ordenador CPU


Bus

Memoria

Central CPU

Periféricos

Co

ntro

lad

or

E/S

Unidad central de proceso o procesador (CPU)

Es el verdadero cerebro del ordenador y gestiona todo el sistema.

Físicamente está formada por múltiples circuitos

electrónicos que se encuentran todos ellos integrados compactamente en un único chip.

Tareas:

Controlar.

Coordinar.

Realizar operaciones.




CPU

Unidad de Control

Unidad Aritmético

Lógica

Registros

Estructura funcional de la CPU

CPU Memoria

central

Periféri

cos

Bus

Contro

lad

or E

/S

Memoria

Central


UAL La UAL se encarga de realizar las operaciones

• Aritméticas (sumar, restar, multiplicar, potencias...)

• Lógicas (comparación de dos números o dos cadenas de caracteres, sumas lógicas AND o OR...)

Según las indicaciones de la UC sobre los datos esta le suministra.

UC Interpreta las instrucciones de un programa.

La UC coordina las operaciones de la UAL.

Controla los recursos del ordenador.

o La UAL está gestionada por la UC mediante el bus de control.


Unidad aritmético-lógica (UAL)

Informática aplicada a la Economía 16/02/2012

ALU

Registro de estado ó

Señalizador de estado

Registro de Resultado

Banco de Registros

Acumulador Registro 1 Registro N …

RO 1 RO 2

Circuitos

operadores

Elementos de la unidad aritmético-lógica (UAL)

Banco de registros (BA): Constituido por 8, 16 ó 32 registros de carácter general que se emplean para almacenar datos antes de las operaciones, los datos intermedios y las operaciones internas del procesador.

Circuitos operadores (CIROP): Uno o varios circuitos electrónicos que ejecutan las operaciones aritméticas y lógicas más elementales (sumador, desplazador, etc.).

Registros de resultados (RR): Registro especial que contiene los resultados que producen los circuitos operadores.

Señalizador de estado (SE): Registro que conserva información de las condiciones eléctricas de la última operación realizada.


Unidad de Control (UC)


Unidad de Control

Registro de Instrucción

Operación + Operandos

Decodificador

Registro Control de Secuencia

Contador de Programa

Secuenciador Reloj

Elementos de la unidad de control (UC)

Registro de control de secuencia (RCS): Denominado también contador de programa (CP) contiene permanentemente la dirección de memoria de la siguiente instrucción que se va a ejecutar.

Registro de instrucción (RI): Contiene la instrucción que se está ejecutando en cada momento. La instrucción lleva consigo el código de operación (CO), que es la acción de que se trata, y los operandos (O).

Decodificador (D): Extrae y analiza el código de operación de la instrucción en curso (que está en el RI)

Reloj (R): Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes (frecuencia) que determinan el instante en el que ha de comenzar cada paso de la instrucción.

Secuenciador (S): Dispositivo que genera órdenes elementales que, sincronizadas con el reloj, hacen que se ejecute la instrucción.


Tareas de la unidad de control (UC)

Gestionar la secuencia de ejecución de las instrucciones.

Interpretar la instrucción a ejecutar.

Controlar accesos a memoria principal.

Enviar señales de control al resto de unidades.

Analizar estado en que se encuentra el resto de unidades.

Gestionar interrupciones de periféricos y temporizaciones

de las secuencias de las operaciones.


Ejecución de un programa

Para que un programa pueda ser ejecutado por

un ordenador:

Debe estar almacenado en memoria principal.

La CPU tomará una a una sus instrucciones.

La CPU realiza las tareas necesarias para la ejecución.




CU

ALU

Programa

Datos

Memoria

principal

1. Leer la instrucción

2. Leer los datos

3a. Datos y órdenes 4. Escribir los datos

3b. Resultados


Ejemplo (sumar 2 número enteros): 1. Leer instrucción de la memoria (celda 10): Instrucción: sumar

los números en celda 1305 y en celda 534 y escribir el resultado en celda 1405.

2. Leer los datos de las celdas 1305 (contenido 8) y 534 (contenido 3).

3. a) Pasar la instrucción “sumar” y los dos números 8 y 3 a la ALU.

3. b) La ALU ejecuta la instrucción y devuelve 11 a la CU. 4. Escribir el resultado de la operación (11) en celda 1405.


Estructura de un ordenador Perífericos


Bus

Memoria

Central CPU

Periféricos

Co

ntro

lad

or

E/S

Periféricos

Definición:

Es un dispositivo que permite transferir datos desde o hacia un determinado medio de información.

Objetivo:

Sirve para que la CPU se pueda comunicar con el mundo exterior.


Periféricos

Clasificación según la conexión al computador

o Periféricos locales: se conectan directamente

al ordenador.

o Periféricos remotos: se conectan a través de una red de comunicaciones.


Periféricos - Clasif. según el flujo de la información

Clasificación según el flujo de información

o Periféricos de entrada: Transmiten información del mundo exterior al procesador y la memoria.

o Periféricos de salida: Transmiten información al mundo exterior desde el procesador y la memoria.

o Periféricos de entrada/salida: Intercambio de información entre el mundo exterior y el procesador y la memoria.

o Periféricos de almacenamiento: Almacenan información posibilitando su recuperación automática y eficientemente.


Periféricos de entrada

Teclado.

Dispositivos apuntadores: o Ratón.

o Bola de control.

o Lápiz óptico.

Detector de caracteres magnéticos.

Detector de barras impresas.

Escáner.

Micrófono (Reconocimiento de voz).



Lápiz óptico Es un instrumento en forma de

lápiz que por medio de un sistema óptico, ubicado en su extremo, permite la entrada de datos directamente a la pantalla. Para elaborar dibujos, basta con mover el lápiz frente a la pantalla y en ella va apareciendo una línea que describe dicho movimiento. También sirve para señalar ítems de los menús al igual que el mouse o ratón.



CD-ROM

Disco óptico, similar a un CD de audio, que contiene información únicamente para ser leída. No pueden ser regrabados.

Entre los estándares se encuentran el CD-R, el CD-DA (que permite reproducir sonido), el CD-I (que permite definir una plataforma multimedia), el PhotoCD (que permite visualizar imágenes estáticas)

Tiene una capacidad de almacenamiento que va de 600 a 700 Mb de información.



DVD El DVD (Disco Digital Versátil), tiene una capacidad de almacenamiento que va

de los 4.5 a 9 gigabytes. Esto permite que se emplee para, por ejemplo, grabar películas; aunque puede

albergar todo tipo de aplicación multimedia.

Otra de sus ventajas es que es capaz de leer los formatos de soportes anteriores.



El teclado

A través del teclado, podemos

introducir datos y órdenes a la computadora. El típico teclado es de forma rectangular y teclas alfanuméricas (teclas con números, letras y símbolos) distribuidas en columnas y filas o renglones.

Otros tipos de teclados, según su forma, son los ergonómicos, los teclados con escáner, etc.



Mouse o ratón

Un mouse o ratón es un dispositivo

señalador que ayuda al usuario a navegar dentro de la interfaz gráfica del ordenador o computadora.

Conectado a esta, mediante cable o por un dispositivo inalámbrico, se comunica con ella de tal manera que se puede controlar un cursor en la pantalla moviendo el ratón sobre una superficie plana.



Joystick o palanca de juegos Se trata de un dispositivo señalador

utilizado mayoritariamente para juegos de ordenador o computadora.

Existen en el mercado una gran cantidad de joysticks adaptados para determinados juegos. Por ejemplo, para un simulador de vuelo, el joystick se asemeja a los mandos que posee un piloto dentro de una cabina de un avión real. En un coche, tendrá volante y pedales, etc. Informática aplicada a la Economía


Tableta gráfica

La tableta gráfica o tableta digitalizadora es un rectángulo plano de

plástico con componentes electrónicos bajo su superficie que se utiliza en muchas aplicaciones de ingeniería, diseño y en trabajos de ilustración. La imagen debe ser elaborada sobre ella con instrumentos especiales, tales como un lápiz o puntero que utiliza una punta especial para variar el campo magnético de la tabla.


Periféricos de Salida

Pantalla o monitor.

Plotter.

Impresora:

o Impresora de impacto:

Impresora de margarita.

Impresora de matriz de puntos o agujas.

o Impresora sin impacto:

Impresora de inyección de tinta.

Impresora láser.



Pantalla o monitor de rayos catódicos Está basada en un tubo de rayos

catódicos (CRT) y diseñada para funcionar con una tarjeta o adaptador de vídeo. Puede contener textos o imágenes gráficas que van a depender de su resolución, es decir, del número de píxeles con los que se representen.

Hay varios tipos de monitores: a color o monocromático (dependiendo

del número de colores que puede emplear).



Pantalla o monitor de cristal líquido

Son las que se emplean en los ordenadores portátiles, dispositivos móviles y como monitor de sobremesa de gama alta, puesto que suponen un considerable ahorro de espacio y un peso mínimo, en comparación con las pantallas CRT. A estas ventajas se une que emiten muy poca radiación electromagnética y apenas generan electricidad estática. Sin embargo, adolece de una calidad de imagen menor que la de las pantallas CRT.


Es por ello que ha nacido la tecnología TFT (Thin Film Transistor), que permite generar la imagen a partir de transistores y mejora sensiblemente la resolución. El inconveniente es que, en la actualidad, es bastante cara y aún no han resuelto la cuestión del ángulo de visión.


Plotter Son dispositivos que dibujan

textos e imágenes en alta resolución. Se utiliza primordialmente para elaborar planos, posters o afiches, con impresiones en hojas de papel muy grandes, generalmente a color, actualmente se fabrican en tecnología de inyección de tinta.



Impresora

La impresora traslada el texto o la imagen generada por el ordenador a diferentes tipos de soporte físico como el papel o el acetato (transparencias).

Las impresoras se pueden dividir en:

Impresoras de impacto: matriciales y de margarita.

Impresoras sin impacto: abarcan todos los demás tipos de mecanismos

de impresión, incluyendo las impresoras térmicas, de inyección de tinta e impresoras láser.



Altavoces

Son dispositivos que sirven para

que sean audibles los sonidos emitidos por medio de la tarjeta de sonido del ordenador.

Estos sonidos pueden ser de distinta naturaleza: avisos del sistema, archivos de audio, etc.


Periféricos de entrada y salida

Módem.

Consola.

Pantallas sensibles al tacto.

Robots.

Terminales punto de venta.

Terminales de operaciones financieras.


Periféricos de entrada y salida

Módem El módem (MOdulador-

DEmodulador) es un dispositivo electrónico que convierte la señal digital que utilizan las computadoras en señales que pueden ser transmitidas por la línea telefónica, que trabaja con señales analógicas. El módem puede ser externo o interno y su velocidad de transmisión se mide en bits por segundo (bps).


EXTERNO

INTERNO

Periféricos de almacenamiento

Disco magnético.

Tambor magnético.

Cinta magnética.

Disco óptico.

Disco magneto-óptico.



Disquete

Pieza redonda y plana de plástico flexible (típicamente, de 3.5 pulgadas de diámetro y 1.44 Mb de capacidad) revestida con un material magnético que puede ser modificado mediante impulsos eléctricos. Se emplea para contener información grabada en forma digital (binaria).



Unidad Zip

Se trata de unidades, normalmente externas, que

permiten la lectura y escritura de información digital sobre

discos especiales que tienen una capacidad de,

aproximadamente, 100 Mb.



Unidades magneto-ópticas

Son unidades que utilizan una combinación de principios magnéticos y ópticos para la lectura y escritura de información digital sobre discos. Además de los CD-R vírgenes, es posible disponer de discos ópticos CD-RW, que permite la grabación de información varias veces.



Disco duro Unidad no removible, de gran capacidad y gran

velocidad de acceso a los datos contenidos en él. Es más rápido que los discos flexibles, tanto para lectura como para escritura. Esto permite una gran versatilidad en el manejo de los programas y los datos. Los discos duros se componen de láminas superpuestas por las que se mueven las cabezas lectoras y escritoras. La capacidad de este dispositivo ha crecido desde los 10 Mb de los años 80 hasta la actualidad (más de 100 Gb).



Cintas magnéticas Se utilizan para hacer copias de seguridad

de los archivos (backup) debido a su alta capacidad de almacenamiento (varios miles de Mb) en un espacio reducido y el bajo costo por Mb en comparación con los disquetes y los discos ópticos. En la cinta la información se guarda en forma secuencial, por lo que la lectura debe hacerse de la misma manera. Este hecho hace muy lento el proceso de búsqueda de archivos y la transferencia de información entre la cinta y la unidad de proceso.


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