1) ¿Qué hay por dentro en un ordenador?
Como vemos en la fotografía el sisema informático se compone de 5 elementos básicos:
Veamos en el siguiente gráfico el paralelismo entre un archivo manual y un equipo informático.
- 1) Elementos de proceso
- 2) Introducción de datos
- 3) Almacén de información
- 4) Presentación de datos
- 5) Comunicaciones
A continuación desmontaremos un ordenador y estudiaremos sus componentes paso a paso.
1) La carcasa o caja
Al observar un ordenador, el primer componente quedistinguimos es la carcasa o caja. La placa, cuya función describiremos posteriormente, es como el esqueleto donde se instalan todos los componentes y se alojan en la carcasa.
En cuanto a la apariencia externa, la carcasa puede tener forma de torre, diseño preferido para los ordenadores profesionales y de sobremesa, que son más utilizados en casa. La carcasa con diseño de torre ocupa más volumen, pero, en general, es más fácil ampliar sus componentes.
 Es un elemento a tener en cuenta, pues una carcasa de bajo precio puede ser fuente de problemas futuros como, por ejemplo, que no quepan bien los componentes. Además, hay que prestar atención a los nuevos estándares que surgen periódicamente en las placas madre.Por esta razón, al cambiar el modelo de placa madre es muy frecuente que en un ordenador viejo no se pueda aprovechar ni la caja. |
En la parte delantera de la carcasa se encuentra atornillado el marco frontal, con varios espacios para alojar dispositivos de captura de datos como la disquetera, el lector de CD-Rom, DVD, unidad ZIP, etc. que describiremos posteriormente.
2) Marco frontal
3) La cubierta
La cubierta es como la piel que rodea a la carcasa y se desmonta presionando o con un destornillador. Por la parte trasera nos encontramos unas ranuras, que son regletas que sirven para conectar otros componentes del ordenador o tarjetas. Deben quedar huecos libres por si se desea ampliar esas tarjetas.
4) La fuente de alimentación
También se encuentra atornillada a la carcasa la fuente de alimentación, con un ventilador.
Estos elementos son el cerebro del ordenador. Veremos, a continuación:
1) La placa madre
2) El microprocesador
3) Las memorias
1) La placa madre
| Es importante disponer de una placa madre moderna con una arquitectura que permita alojar futuros componentes, tarjetas o ampliar sus prestaciones sin problemas. |
1) El microprocesador
El elemento fundamental de proceso de la información, que constituyen el cerebro del ordenador y recibe el nombre de unidad central de proceso, microprocesador, o CPU. El microprocesador es responsable de todas las operaciones que se efectúan con los datos y lleva el control de los demás dispositivos del ordenador. Por ejemplo, Intel Pentium para los PC, y Motorola Power-PC para Apple.
2) Partes del microprocesador
En la CPU hay dos partes: unidad de control y unidad aritmético-lógica. Enlazada a la CPU se encuentra la memoria principal (ROM y RAM), que describiremos posteriormente.
3) ¿Qué hace?
Brevemente indicaremos que la unidad de control trae a la memoria principal del sistema las instrucciones que se precisan y se ocupa de que se ejecuten en un determinado orden.
4) Ciclo de la máquina
Al conjunto de operaciones requeridas para procesar una instrucción se le denomina ciclo de la máquina.
En un ciclo, el microprocesador obtiene e interpreta una instrucción para ejecutar, a continuación ejecuta dicha instrucción, que puede consistir en extraer datos de la memoria y activar los circuitos aritmético-lógicos, o bien en transferir los datos desde la memoria a un dispositivo de salida -impresora, pantalla, etc.- o transferir los datos desde un dispositivo de entrada -teclado, ratón, etc- hacia la memoria. Posteriormente, informa al sistema operativo de los errores que se producen y registra las interrupciones del proceso. Después, se inicia un nuevo ciclo.
5) Unidad aritmético-lógica
La unidad aritmético-lógica se encarga de las operaciones de cálculo y de lógica matemática. Dispone de circuitos electrónicos especialmente diseñados para realizar operaciones de suma, resta y de lógica.
6) pero de todo esto ¿qué nos importa?
| Para un usuario normal lo que le importa es que el microprocesador funcione con nuestras aplicaciones, sea fiable y rápido. |
a) La fiabilidad es un tema de compatibilidad entre programas y máquinas y conviene estar informado de que el programa que nosotros queremos usar funciona con el procesador y la máquina que vamos a utilizar pues con frecuencia surgen sorpresas desagradables.
b) La fiabilidad del microprocesador no suele representar un problema, pues hay unos controles de calidad bastante exigentes en los pocos fabricantes mundiales de estos productos, aunque han sido sonados los casos de errores, como el famoso fallo F0 del Pentium de Intel. En otros componentes -memorias, tarjetas, discos, etc.- sí es frecuente tropezar con mecanismos poco fiables.
c) En cuanto a la rapidez del microprocesador, depende de varios factores que explicaremos a continuación: los bits internos, el número de bits del bus de datos, su arquitectura, la frecuencia de trabajo y la memoria caché.
7) La rapidez del microprocesador
a) Bits internos
Merece la pena explicar un par de conceptos previos, que nos harán entender el funcionamiento del ordenador: BIT y BYTE.b) Bus de datos
BIT es la unidad mínima de información y puede tomar dos valores: 0 y 1, es decir, verdadero y falso en lógica positiva o bien en electrónica dos valores muy diferentes de tensión continua. Todos los datos introducidos en los ordenadores se traducen internamente a combinaciones de bits, es decir forman cadenas de 0 y 1, utilizando cualquiera de los alfabetos o códigos binarios existentes, como el ASCII. Por ejemplo, la letra A en este código se expresa con 8 bits, que son: 10100001.
Pero no solamente las letras y número se pueden representar en un código binario. También los sonidos o los colores se pueden representar con una cadena de ceros y unos. Cualquier color se puede obtener como una mezcla de tres colores básicos, por ejemplo, rojo, verde y azul. Por ejemplo, el 2l 15 83 sería el color que se obtiene con un 21% de rojo, un 15% de verde y 83% de azul. A partir de ahí se representa en código binario dicho número con el porcentaje de cada uno de los colores básicos.
Un BYTE es una combinación de 8 bits, es decir 23 bits. Las letras del abecedario, símbolos y los números se representan con 8 bits, es decir, un byte. De esta forma podemos entender mejor la capacidad de un ordenador, al medirlo en bytes. Por ejemplo 1k es 1 kilobyte = 1024 bytes = 210 bytes. 1 Mega son 1024 kilobytes. Para hacernos una idea, en un libro de 500 folios puede haber unos 200.000 caracteres, es decir bytes.
Cada microprocesador puede trabajar simultáneamente con un número determinado de bits, es decir, un dato importante que debemos conocer es el número de bits internos del microprocesador. Es semejante a una cosechadora que es capaz de segar varias filas de maíz en cada vuelta que da al campo. Cuantas más filas sea capaz de segar en cada vuelta, antes acabará de cosechar el campo. También en el microprocesador, cuanto mayor sea el número de bits internos, menos tardará en procesar los datos. Valores típicos para los microprocesadores son 16, 32 ó 64 bits.
El bus de datos es la autopista por la que se transporta la información por las placas de circuito impreso de los ordenadores, entre la CPU y el resto de dispositivos que iremos viendo en este apartado. Siguiendo con nuestro ejemplo de la cosechadora, una vez que tiene el grano almacenado, lo deposita en los remolques de los camiones. De nada sirve disponer de una gran cosechadora, si luego perdemos mucho tiempo cargando el maíz en los camiones. También en el ordenador cuanto mayor sea el número de bits del bus de datos, más fluido y rápido será el tráfico.
| Nuevamente resaltamos la importancia de la placa madre, pues depende de ella, de su arquitectura el que podamos tener estos cuellos de botella. |
c) Frecuencia de trabajo
Ya hemos hablado del ciclo de la máquina como la serie de operaciones requerida para procesar una instrucción. Otro de los factores que afectan a la rapidez con que se ejecutan las instrucciones en el microprocesador es precisamente la frecuencia de trabajo. En el ejemplo de la cosechadora, podemos tener una cosechadora grande con muchos camiones, pero al no haber capataz, todo el mundo trabaja con mucha calma.d) Arquitectura
Dentro de los ordenadores hay un reloj que va marcando el ritmo de trabajo, que es también semejante al metrónomo que utilizan los pianistas. Es el número que acompaña al microprocesador en la propaganda, por ejemplo un Pentium-400, e indica la velocidad en Megahertzios. La velocidad del microprocesador es directamente proporcional a la frecuencia en Megahertzios que le llega del reloj que marca dicho ritmo. Cuanta más alta es la frecuencia, mayor es la velocidad.
Siendo importante ese dato, la frecuencia de trabajo no es el único factor que afecta a la velocidad del microprocesador: por ejemplo un Pentium II a 233 MHz era más rápido que un Pentium MMX a 233MHz, pero más lento que un Power PC a 233 MHz.
| Es un error típico - y publicidad engañosa- utilizar la frecuencia de trabajo como sinónimo de velocidad del equipo, y además no se debe usar para comparar microprocesadores diferentes. |
Por ejemplo, la arquitectura del microprocesador, es decir, cómo está diseñado, es sin duda, un factor fundamental que influye en su rendimiento. Dos arquitecturas típicas de ordenadores son la CISC, utilizada en los 386, 486, Pentium, etc. y la RISC, utilizada en los Power PC de Apple o IBM. Una diferencia importante es que en el mismo ciclo de reloj, los procesadores RISC pueden empezar a ejecutar una instrucción antes de que la anterior se complete, véase Santodomingo (1997, pág. 68).
8) ¡Ojo! con la propaganda
Hemos presentado al microprocesador como componente fundamental del ordenador. Sin embargo, su importancia no debe exagerarse ya que el mejor microprocesador, acompañado de otros componentes más pobres proporciona un equipo mediocre. Frecuentemente en el lenguaje se emplea la parte por el todo: me he comprado un Pentium, decimos, cuando hemos adquirido un ordenador. Los fabricantes y vendedores lo saben y por eso muchos montan microprocesadores de gama alta aunque luego rebajan la calidad del resto de componentes, que describiremos a continuación.
9) Dos detalles sorprendentes:
En diciembre de 1999, una misión fundamental de los astronautas del Discovery fue renovar el microprocesador del Telescopio Hubble, dotándolo de un mero¡486! en la época del Pentium III. La explicación: es más que suficiente para la sencilla tarea que realiza (girar el telescopio) y es un microprocesador muy fiable.
Por contra, las consolas de videojuegos disponen de procesadores de 64 o 128 bits, más que los de los ordenadores personales.
No hay comentarios:
Publicar un comentario