Tema II: ESTRUCTURA FISICA DE LA COMPUTADORA


   1. ARQUITECTURA BÁSICA DE UNA COMPUTADORA (JONH VON NEWMAN)

           o Arquitectura de computadora: En general el diseño de un sistema informático se
             conoce como su arquitectura y de ella depende su velocidad de proceso, su capacidad
             de memoria, la forma en que se administra dicha memoria, el manejo interno de los
             procesos y el tipo de dispositivos que se pueden conectar a la máquina. Estructura
             lógica y física de nivel básico de los componentes de una computadora.
           o Arquitectura de Jonh Von Newman. En los años 40´s este personaje publicó un
             informe en el que hablaba sobre el funcionamiento de las computadoras, que debería
             consistir en dos aspectos:
                  Operaran con un sistema binario. Los dispositivos electrónicos que hacen
                     funcionar una computadora moderna permiten tener dos estados básicos: un
                     voltaje alto y uno bajo. Desde un punto de vista normal, estos dos estados
                     pueden denotarse por 1 y 0. Desde un punto de vista lógico, verdadero y
                     falso, respectivamente. De manera natural esto desemboco en que las
                     computadoras utilizaran el sistema numérico binario para manejar la
                     información.
                  Almacenamiento de datos e instrucciones internamente en la computadora a
                     fin de agilizar los procedimientos.


Esquema actual de la computadora.

                                         UNIDAD CENTRAL
         UNIDAD                                DE
                                                                                    UNIDAD
           DE                            PROCESAMIENTO
                                                                                      DE
         ENTRADA                                                                    SALIDA
                                              MEMORIA
                                              INTERNA




                                           UNIDAD
                                             DE
                                       ALMACENAMIENTO



2. UNIDAD DE ENTRADA.
Es un dispositivo que sirve para introducir la información en la computadora, se realiza básicamente
mediante dos dispositivos: mouse y teclado.

   Otros dispositivos de este tipo son: Cámara digital, pantalla sensible al tacto, lápiz óptico,
scanner, micrófono.
3. UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU).
Representa el circuito principal de la computadora: su cerebro. Esta destinada a realizar las
operaciones mas importantes que son el procesamiento y almacenamiento de datos e instrucciones.
Es la parte de la computadora que interpreta y ejecuta las instrucciones contenidas en el software,
en pocas palabras se trata de un motor de cómputo en un solo chip (astilla). Está conformado por
las siguientes partes: la unidad de control (UC) y la unidad aritmética y lógica (ALU).
          Unidad de control. Indica la dirección de las operaciones, le dice al procesador cómo
          ejecutarla instrucciones en los programas.
                  Otra definición: la unidad de control (UC) interpreta y ejecuta las instrucciones
                  almacenadas en la memoria principal y genera las señales de control necesarias
                  para ejecutarlas.1
          Unidad Aritmética y lógica (ALU). Permite al procesador ejecutar operaciones
          aritméticas y de decisión llamadas lógicas.

Contiene una memoria ultrarápida llamada caché que emplea el procesador para tener
disponibilidad de ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en las operaciones siguientes
sin necesidad de recurrir a la memoria RAM, lo que reduce el tiempo de espera en el proceso. 2

4. UNIDAD DE MEMORIA.
Es la unidad encargada de almacenar los datos de manera “temporal” o de manera “permanente”
       ● ROM. Read Only Memory. La memoria de sólo lectura es un medio permanente de
          almacenamiento de información básica, como las instrucciones de inicio y los
          procedimientos de entrada/salida. El contenido de esta memoria permanece aunque se
          apague el ordenador.
       ● RAM. Random Access Memory. La memoria de acceso aleatorio es el lugar de
          almacenamiento temporal donde el microprocesador deposita los programas, el trabajo en
          ejecución y varios tipos de información para el control interno de sus tareas. El contenido
          de esta memoria desaparece cuando se apaga el ordenador.
       ● CACHÉ... Viene integrada en la CPU, en el punto 2 ya se describió.



5. UNIDAD DE ALMACENAMIENTO.
Unidad que almacena los datos de manera permanente. Se dice “permanente” por que la
conservación de datos depende de la calidad del medio donde se grabe. A continuación se muestran
las diferentes familias existentes.


    FAMILIA              Descripción            EJEMPLOS               Capacidades   IMAGEN




1
Definición obtenida en http://es.wikipedia.org
2
Chacón José; Becerril, Francisco. Tecnologias de la información. OXFORD.2004.
FAMILIA       Descripción              EJEMPLOS                Capacidades     IMAGEN

MAGNETICA    ●   Se utiliza           ●   Disquete, disco   ● Disquete= 1.44
                 sustrato                 duro, unidad ZIP.   MB
                 magnético.
                                                              ●   Disco duro:
                 Este
                 componente de                                    80GB-500GB
                 anillos de ferrita
                 (óxido de fierro)
                 se encuentra
                 ordenado en una
                 rejilla.
                 Cada anillo
                 puede adoptar
                 los estados de
                 magnetización
                 estables (0 o 1)

OPTICA       ●   Un haz de rayo       ●   CD (“Compact        ●   CD: 700 a 800
                 láser enfoca             Disc)-ROM-              MB.
                 sobre los pits en        Lectura
                 una superficie           únicamente.         ●   DVD: 1.5 a 17
                 de 1 micrón de                                   GB.
                 diámetro y va        ●   CD-R. Se puede
                 moviéndose               grabar una sòla
                 radialmente              vez.
                 sobre la             ●   CD-R/W.
                 superficie del           Regrabable.
                 disco. Con base
                 en la intensidad     ●   DVD ("Digital
                 de la luz                Versatile Disc")-
                 reflejada                ROM. Lectura
                 interpreta la            únicamente.
                 información
                                      ●   DVD-R.Se puede
                 digital (los “o y
                                          grabar una sòla
                 los 1”)
                                          vez.
                                      ●   DVD-R/W.
                                          Regrabable.
FAMILIA             Descripción              EJEMPLOS            Capacidades      IMAGEN

FLASH               ●   Es una forma         ●   USB                 256 MB a 5 GB.
                        evolucionada de
                                             ●   Reproductor mp3
                        la memoria
                        EPROM que            ●   Memory stick
                        permite que
                        múltiples            ●   Memory card
                        posiciones de
                                             ●   SD(segurity data)
                        memoria sean
                        escritas o
                        borradas en una
                        misma
                        operación de
                        programación
                        mediante
                        impulsos
                        eléctricos, frente
                        a las que solo
                        permiten
                        escribir o borrar
                        una única celda
                        cada vez. Por
                        ello flash
                        permite
                        funcionar a
                        velocidades muy
                        superiores
                        cuando los
                        sistemas
                        emplean lectura
                        y escritura.


5. UNIDAD DE SALIDA.
Es un dispositivo que sirve entregar o mostrar la información que resulta del procesamiento de los
datos. A continuación se describen las impresoras y monitores.

Impresora. Es un periférico de computadora que permite producir una copia permanente de textos o
gráficos de documentos almacenados en formato electrónico, imprimiéndolos en medios físicos,
normalmente en papel o transparencias, utilizando cartuchos de tinta o tecnología láser.
Funcionamiento de una:
       Láser. Consta de un tambor fotoconductor unido a un depósito de tóner y un haz láser que
       es modulado y proyectado a través de un disco especular hacia el tambor fotoconductor. El
       giro del disco provoca un barrido del haz sobre la generatriz del tambor. Las zonas del
       tambor sobre las que incide el haz quedan ionizadas y cuando esas zonas (mediante el giro
       del tambor) pasan por el depósito del tóner atraen el polvo ionizado de éste. Posteriormente
       el tambor entra en contacto con el papel, impregnando de polvo las zonas correspondientes.
       Para finalizar se fija la tinta al papel mediante una doble acción de presión y calor.

       Inyección de tinta: La tinta es emitida por boquillas que se encuentran en el cabezal de
       impresión. El cabezal de impresión recorre la página en franjas horizontales, usando un
       motor para moverse lateralmente, y otro para pasar el papel en pasos verticales. Una franja
       de papel es impresa, entonces el papel se mueve, listo para una nueva franja. Para acelerar
las cosas, la cabeza impresora no imprime sólo una simple línea de píxeles en cada pasada,
         sino también una línea vertical de píxeles a la vez. La tinta se obtiene de unos cartuchos
         reemplazables.
Monitor. El monitor o pantalla de computadora, es un dispositivo de salida que, mediante una
interfaz, muestra los resultados del procesamiento de una computadora. Podemos encontrar varios
tipos de monitores: CRT (Cathode Ray Tube o tubo de Rayos Catódicos), pantallas LCD o de
cristal líquido y pantallas plasma.


Conceptos alrededor de los monitores: píxel y resolución



Píxel.



Es la unidad mínima representable en un monitor. Cada píxel en la pantalla se enciende con un
determinado color para formar la imagen. De esta forma, cuanto más cantidad de píxeles
puedan ser representados en una pantalla, mayor resolución habrá. Es decir, cada uno de los
puntos será más pequeño y habrá más al mismo tiempo en la pantalla para conformar la
imagen.



Resolución en un monitor


Se denomina al número de píxeles (o máxima resolución de imagen) que puede ser mostrada en la
pantalla, en horizontal x vertical. Así, un monitor cuya resolución máxima sea de 1024x768 puntos puede
representar hasta 768 líneas horizontales de 1024 puntos cada una, probablemente además de otras
resoluciones inferiores, como 640x480 u 800x600.


Cuanto mayor sea la resolución de un monitor, mejor será la calidad de la imagen en pantalla,
y mayor será la calidad del monitor. La resolución debe ser apropiada además al tamaño del
monitor.

Tamaño monitor             Resolución de trabajo               Resolución máxima exigible (no
                              recomendada                               entrelazada)

         14"                        640x480                       1024x768 (monitores nuevos)

         15"                        800x600                                  1024x768

         17"                       1024x768                                 1280x1024

         19"                       1152x864                                 1600x1200

         21"                      1280x1024                                 1600x1200


A mayor resolución se dispone de más puntos de información para presentar los elementos en
pantalla, pero estos puntos son más pequeños, con lo que los elementos de la interfaz (textos,
imágenes, objetos de formulario, etc.) se ven más pequeños.
6. UNIDADES DE MEDIDA DE LA INFORMACIÓN

Bit (Binary Digit) = Digito binario =Unidad mínima de información. Matemáticamente se
representa con 0 o 1.
Nibble= 4 BITS
Byte= 8 BITS
KB=1024 BYTES
MB= 1042 KILABYTES (1MILLON DE BYTES)
GB= 1024 MEGABYTES ( 1000 MILONES DE BYTES)
TB= 1024 GIGABYTES (1 BILLON DE BYTES)

Ejercicio 1:Tienes una hoja virtual y vas a escribir un texto sin imágenes.
   a) ¿Cuánto caracteres se pueden escribir aproximadamente por renglón? R= 60 ¿por columna?
       R= 50 ¿cuántos por página? R= 3000 Aclara qué es un carácter y cuál es su equivalencia
       en bytes. R= es una letra, un número, signo de puntuación, símbolo, etcétera. Equivale a un
       byte.
   b) ¿A cuántos bytes corresponde el total de caracteres que te dio? R= 3000.
   c) Si escribieras un libro de 100 páginas ¿cuántos bytes se requerirían? R= 300,000

Código ASCII (acrónimo inglés de American Standard Code for Information Interchange —
Código Estadounidense Estándar para el Intercambio de Información)
Es un código de caracteres basado en el alfabeto latino.
Ejercicio 2: Escribiendo un nombre en código ASCII.

El nombre ATA en código ASCII es:
Carácter-decimal-binario
A-65-01000001
T-84-01010100
A-65-01000001

¿Cómo se convierte el valor decimal a binario y viceversa?

Estructurafisica base

  • 1.
    Tema II: ESTRUCTURAFISICA DE LA COMPUTADORA 1. ARQUITECTURA BÁSICA DE UNA COMPUTADORA (JONH VON NEWMAN) o Arquitectura de computadora: En general el diseño de un sistema informático se conoce como su arquitectura y de ella depende su velocidad de proceso, su capacidad de memoria, la forma en que se administra dicha memoria, el manejo interno de los procesos y el tipo de dispositivos que se pueden conectar a la máquina. Estructura lógica y física de nivel básico de los componentes de una computadora. o Arquitectura de Jonh Von Newman. En los años 40´s este personaje publicó un informe en el que hablaba sobre el funcionamiento de las computadoras, que debería consistir en dos aspectos:  Operaran con un sistema binario. Los dispositivos electrónicos que hacen funcionar una computadora moderna permiten tener dos estados básicos: un voltaje alto y uno bajo. Desde un punto de vista normal, estos dos estados pueden denotarse por 1 y 0. Desde un punto de vista lógico, verdadero y falso, respectivamente. De manera natural esto desemboco en que las computadoras utilizaran el sistema numérico binario para manejar la información.  Almacenamiento de datos e instrucciones internamente en la computadora a fin de agilizar los procedimientos. Esquema actual de la computadora. UNIDAD CENTRAL UNIDAD DE UNIDAD DE PROCESAMIENTO DE ENTRADA SALIDA MEMORIA INTERNA UNIDAD DE ALMACENAMIENTO 2. UNIDAD DE ENTRADA. Es un dispositivo que sirve para introducir la información en la computadora, se realiza básicamente mediante dos dispositivos: mouse y teclado. Otros dispositivos de este tipo son: Cámara digital, pantalla sensible al tacto, lápiz óptico, scanner, micrófono.
  • 2.
    3. UNIDAD CENTRALDE PROCESAMIENTO (CPU). Representa el circuito principal de la computadora: su cerebro. Esta destinada a realizar las operaciones mas importantes que son el procesamiento y almacenamiento de datos e instrucciones. Es la parte de la computadora que interpreta y ejecuta las instrucciones contenidas en el software, en pocas palabras se trata de un motor de cómputo en un solo chip (astilla). Está conformado por las siguientes partes: la unidad de control (UC) y la unidad aritmética y lógica (ALU). Unidad de control. Indica la dirección de las operaciones, le dice al procesador cómo ejecutarla instrucciones en los programas. Otra definición: la unidad de control (UC) interpreta y ejecuta las instrucciones almacenadas en la memoria principal y genera las señales de control necesarias para ejecutarlas.1 Unidad Aritmética y lógica (ALU). Permite al procesador ejecutar operaciones aritméticas y de decisión llamadas lógicas. Contiene una memoria ultrarápida llamada caché que emplea el procesador para tener disponibilidad de ciertos datos que previsiblemente serán utilizados en las operaciones siguientes sin necesidad de recurrir a la memoria RAM, lo que reduce el tiempo de espera en el proceso. 2 4. UNIDAD DE MEMORIA. Es la unidad encargada de almacenar los datos de manera “temporal” o de manera “permanente” ● ROM. Read Only Memory. La memoria de sólo lectura es un medio permanente de almacenamiento de información básica, como las instrucciones de inicio y los procedimientos de entrada/salida. El contenido de esta memoria permanece aunque se apague el ordenador. ● RAM. Random Access Memory. La memoria de acceso aleatorio es el lugar de almacenamiento temporal donde el microprocesador deposita los programas, el trabajo en ejecución y varios tipos de información para el control interno de sus tareas. El contenido de esta memoria desaparece cuando se apaga el ordenador. ● CACHÉ... Viene integrada en la CPU, en el punto 2 ya se describió. 5. UNIDAD DE ALMACENAMIENTO. Unidad que almacena los datos de manera permanente. Se dice “permanente” por que la conservación de datos depende de la calidad del medio donde se grabe. A continuación se muestran las diferentes familias existentes. FAMILIA Descripción EJEMPLOS Capacidades IMAGEN 1 Definición obtenida en http://es.wikipedia.org 2 Chacón José; Becerril, Francisco. Tecnologias de la información. OXFORD.2004.
  • 3.
    FAMILIA Descripción EJEMPLOS Capacidades IMAGEN MAGNETICA ● Se utiliza ● Disquete, disco ● Disquete= 1.44 sustrato duro, unidad ZIP. MB magnético. ● Disco duro: Este componente de 80GB-500GB anillos de ferrita (óxido de fierro) se encuentra ordenado en una rejilla. Cada anillo puede adoptar los estados de magnetización estables (0 o 1) OPTICA ● Un haz de rayo ● CD (“Compact ● CD: 700 a 800 láser enfoca Disc)-ROM- MB. sobre los pits en Lectura una superficie únicamente. ● DVD: 1.5 a 17 de 1 micrón de GB. diámetro y va ● CD-R. Se puede moviéndose grabar una sòla radialmente vez. sobre la ● CD-R/W. superficie del Regrabable. disco. Con base en la intensidad ● DVD ("Digital de la luz Versatile Disc")- reflejada ROM. Lectura interpreta la únicamente. información ● DVD-R.Se puede digital (los “o y grabar una sòla los 1”) vez. ● DVD-R/W. Regrabable.
  • 4.
    FAMILIA Descripción EJEMPLOS Capacidades IMAGEN FLASH ● Es una forma ● USB 256 MB a 5 GB. evolucionada de ● Reproductor mp3 la memoria EPROM que ● Memory stick permite que múltiples ● Memory card posiciones de ● SD(segurity data) memoria sean escritas o borradas en una misma operación de programación mediante impulsos eléctricos, frente a las que solo permiten escribir o borrar una única celda cada vez. Por ello flash permite funcionar a velocidades muy superiores cuando los sistemas emplean lectura y escritura. 5. UNIDAD DE SALIDA. Es un dispositivo que sirve entregar o mostrar la información que resulta del procesamiento de los datos. A continuación se describen las impresoras y monitores. Impresora. Es un periférico de computadora que permite producir una copia permanente de textos o gráficos de documentos almacenados en formato electrónico, imprimiéndolos en medios físicos, normalmente en papel o transparencias, utilizando cartuchos de tinta o tecnología láser. Funcionamiento de una: Láser. Consta de un tambor fotoconductor unido a un depósito de tóner y un haz láser que es modulado y proyectado a través de un disco especular hacia el tambor fotoconductor. El giro del disco provoca un barrido del haz sobre la generatriz del tambor. Las zonas del tambor sobre las que incide el haz quedan ionizadas y cuando esas zonas (mediante el giro del tambor) pasan por el depósito del tóner atraen el polvo ionizado de éste. Posteriormente el tambor entra en contacto con el papel, impregnando de polvo las zonas correspondientes. Para finalizar se fija la tinta al papel mediante una doble acción de presión y calor. Inyección de tinta: La tinta es emitida por boquillas que se encuentran en el cabezal de impresión. El cabezal de impresión recorre la página en franjas horizontales, usando un motor para moverse lateralmente, y otro para pasar el papel en pasos verticales. Una franja de papel es impresa, entonces el papel se mueve, listo para una nueva franja. Para acelerar
  • 5.
    las cosas, lacabeza impresora no imprime sólo una simple línea de píxeles en cada pasada, sino también una línea vertical de píxeles a la vez. La tinta se obtiene de unos cartuchos reemplazables. Monitor. El monitor o pantalla de computadora, es un dispositivo de salida que, mediante una interfaz, muestra los resultados del procesamiento de una computadora. Podemos encontrar varios tipos de monitores: CRT (Cathode Ray Tube o tubo de Rayos Catódicos), pantallas LCD o de cristal líquido y pantallas plasma. Conceptos alrededor de los monitores: píxel y resolución Píxel. Es la unidad mínima representable en un monitor. Cada píxel en la pantalla se enciende con un determinado color para formar la imagen. De esta forma, cuanto más cantidad de píxeles puedan ser representados en una pantalla, mayor resolución habrá. Es decir, cada uno de los puntos será más pequeño y habrá más al mismo tiempo en la pantalla para conformar la imagen. Resolución en un monitor Se denomina al número de píxeles (o máxima resolución de imagen) que puede ser mostrada en la pantalla, en horizontal x vertical. Así, un monitor cuya resolución máxima sea de 1024x768 puntos puede representar hasta 768 líneas horizontales de 1024 puntos cada una, probablemente además de otras resoluciones inferiores, como 640x480 u 800x600. Cuanto mayor sea la resolución de un monitor, mejor será la calidad de la imagen en pantalla, y mayor será la calidad del monitor. La resolución debe ser apropiada además al tamaño del monitor. Tamaño monitor Resolución de trabajo Resolución máxima exigible (no recomendada entrelazada) 14" 640x480 1024x768 (monitores nuevos) 15" 800x600 1024x768 17" 1024x768 1280x1024 19" 1152x864 1600x1200 21" 1280x1024 1600x1200 A mayor resolución se dispone de más puntos de información para presentar los elementos en pantalla, pero estos puntos son más pequeños, con lo que los elementos de la interfaz (textos, imágenes, objetos de formulario, etc.) se ven más pequeños.
  • 6.
    6. UNIDADES DEMEDIDA DE LA INFORMACIÓN Bit (Binary Digit) = Digito binario =Unidad mínima de información. Matemáticamente se representa con 0 o 1. Nibble= 4 BITS Byte= 8 BITS KB=1024 BYTES MB= 1042 KILABYTES (1MILLON DE BYTES) GB= 1024 MEGABYTES ( 1000 MILONES DE BYTES) TB= 1024 GIGABYTES (1 BILLON DE BYTES) Ejercicio 1:Tienes una hoja virtual y vas a escribir un texto sin imágenes. a) ¿Cuánto caracteres se pueden escribir aproximadamente por renglón? R= 60 ¿por columna? R= 50 ¿cuántos por página? R= 3000 Aclara qué es un carácter y cuál es su equivalencia en bytes. R= es una letra, un número, signo de puntuación, símbolo, etcétera. Equivale a un byte. b) ¿A cuántos bytes corresponde el total de caracteres que te dio? R= 3000. c) Si escribieras un libro de 100 páginas ¿cuántos bytes se requerirían? R= 300,000 Código ASCII (acrónimo inglés de American Standard Code for Information Interchange — Código Estadounidense Estándar para el Intercambio de Información) Es un código de caracteres basado en el alfabeto latino. Ejercicio 2: Escribiendo un nombre en código ASCII. El nombre ATA en código ASCII es: Carácter-decimal-binario A-65-01000001 T-84-01010100 A-65-01000001 ¿Cómo se convierte el valor decimal a binario y viceversa?