EL COMPUTADOR

EL COMPUTADOR

General






Aunque las tecnologías empleadas en las computadoras digitales han cambiado mucho desde que aparecieron los primeros modelos en los años 40, la mayoría todavía utiliza la Arquitectura de von Neumann, publicada a principios de los años 1940 por John von Neumann, que otros autores atribuyen a John Presper Eckert y John William Mauchly.

La arquitectura de Von Neumann describe una computadora con 4 secciones principales: la unidad aritmético lógica (ALU por sus siglas del inglés: Arithmetic Logic Unit), la unidad de control, la memoria central, y los dispositivos de entrada y salida (E/S). Estas partes están interconectadas por canales de conductores denominados buses:

La memoria es una secuencia de celdas de almacenamiento numeradas, donde cada una es un bit o unidad de información. La instrucción es la información necesaria para realizar lo que se desea con el computador. Las «celdas» contienen datos que se necesitan para llevar a cabo las instrucciones, con el computador. El número de celdas varían mucho de computador a computador, y las tecnologías empleadas para la memoria han cambiado bastante; van desde los relés electromecánicos, tubos llenos de mercurio en los que se formaban los pulsos acústicos, matrices de imanes permanentes, transistores individuales a circuitos integrados con millones de celdas en un solo chip. En general, la memoria puede ser reescrita varios millones de veces (memoria RAM); se parece más a una pizarra que a una lápida (memoria ROM) que sólo puede ser escrita una vez.
El procesador (también llamado Unidad central de procesamiento o CPU) consta de:

Un típico símbolo esquemático para una ALU: A y B son operandos; R es la salida; F es la entrada de la unidad de control; D es un estado de la salidaLa unidad aritmético lógica o ALU es el dispositivo diseñado y construido para llevar a cabo las operaciones elementales como las operaciones aritméticas (suma, resta, ...), operaciones lógicas (Y, O, NO), y operaciones de comparación o relacionales. En esta unidad es en donde se hace todo el trabajo computacional.
La unidad de control sigue la dirección de las posiciones en memoria que contienen la instrucción que el computador va a realizar en ese momento; recupera la información poniéndola en la ALU para la operación que debe desarrollar. Transfiere luego el resultado a ubicaciones apropiadas en la memoria. Una vez que ocurre lo anterior, la unidad de control va a la siguiente instrucción (normalmente situada en la siguiente posición, a menos que la instrucción sea una instrucción de salto, informando al ordenador de que la próxima instrucción estará ubicada en otra posición de la memoria).
Los dispositivos E/S sirven a la computadora para obtener información del mundo exterior y/o comunicar los resultados generados por el computador al exterior. Hay una gama muy extensa de dispositivos E/S como teclados, monitores, unidades de disco flexible o cámaras web.

Periféricos y dispositivos auxiliares
Artículo principal: Periférico
Monitor
Artículo principal: Monitor de computadora
El monitor o pantalla de computadora, es un dispositivo de salida que, mediante una interfaz, muestra los resultados del procesamiento de una computadora. Hay diferentes tipos de monitores, los clásicos de tubo de rayos catódicos (o CRT) y los de pantalla plana, los de pantalla de cristal líquido (o LCD). Actualmente se usan más estas últimas, ya que mejoran el rendimiento de la computadora y a la hora de trabajar con ellos se daña menos la salud del usuario.[cita requerida]

Teclado
Artículo principal: Teclado de computadora
Un teclado de computadora es un periférico, físico o virtual (por ejemplo teclados en pantalla o teclados láser), utilizado para la introducción de órdenes y datos en una computadora. Tiene su origen en los teletipos y las máquinas de escribir eléctricas, que se utilizaron como los teclados de los primeros ordenadores y dispositivos de almacenamiento (grabadoras de cinta de papel y tarjetas perforadas). Aunque físicamente hay una miríada de formas, se suelen clasificar principalmente por la distribución de teclado de su zona alfanumérica, pues salvo casos muy especiales es común a todos los dispositivos y fabricantes (incluso para teclados árabes y japoneses).

Ratón
Artículo principal: Mouse
El mouse (del inglés, pronunciado [ˈmaʊs]) o ratón es un periférico de computadora de uso manual, generalmente fabricado en plástico, utilizado como entrada o control de datos. Se utiliza con una de las dos manos del usuario y detecta su movimiento relativo en dos dimensiones por la superficie horizontal en la que se apoya, reflejándose habitualmente a través de un puntero o flecha en el monitor. Anteriormente, la información del desplazamiento era transmitida gracias al movimiento de una bola debajo del ratón, la cual accionaba dos rodillos que correspondían a los ejes X e Y. Hoy, el puntero reacciona a los movimientos debido a un rayo de luz que se refleja entre el ratón y la superficie en la que se encuentra. Cabe aclarar que un ratón óptico apoyado en un espejo por ejemplo es inutilizable, ya que la luz láser no desempeña su función correcta. La superficie a apoyar el ratón debe ser opaca, una superficie que no genere un reflejo.

Impresora
Artículo principal: Impresora
Una impresora es un periférico de computadora que permite producir una copia permanente de textos o gráficos de documentos almacenados en formato electrónico, imprimiendo en papel de lustre los datos en medios físicos, normalmente en papel o transparencias, utilizando cartuchos de tinta o tecnología láser. Muchas impresoras son usadas como periféricos, y están permanentemente unidas a la computadora por un cable. Otras impresoras, llamadas impresoras de red, tienen un interfaz de red interno (típicamente wireless o Ethernet), y que puede servir como un dispositivo para imprimir en papel algún documento para cualquier usuario de la red. También hay impresoras multifuncionales que aparte de sus funciones de impresora funcionan como fotocopiadora y escáner.

Escáner
Artículo principal: Escáner de computadora
En informática, un escáner (del idioma inglés: scanner) es un periférico que se utiliza para convertir, mediante el uso de la luz, imágenes o cualquier otro impreso a formato digital.

Disco duro
Artículo principal: Disco duro
El disco duro es un sistema de grabación magnética digital, es donde en la mayoría de los casos reside el Sistema operativo de la computadora. En los discos duros se almacenan los datos del usuario. En él encontramos dentro de la carcasa una serie de platos metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre estos platos se sitúan los cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. En una nueva generación están los discos duros de estado sólido, que llevan el principio de las memorias USB.

Altavoces
Los altavoces se utilizan para escuchar los sonidos emitidos por el computador, tales como música, sonidos de errores, conferencias, etc.


Normalmente los altavoces van integrados en el ordenador. En los ordenadores portátiles, la mayoría de los casos, van integrados de forma que no se ven. Y en los de sobre-mesa están en el monitor, pero la torre también lleva uno para indicar sonidos de errores.

SUBTEMA 1

EL COMPUTADOR

Una computadora (del inglés computer, y éste del latín computare -calcular-), también denominada ordenador o computador, es una máquina electrónica que recibe y procesa datos para convertirlos en información útil. Una computadora es una colección de circuitos integrados y otros componentes relacionados que puede ejecutar con exactitud, rapidez y de acuerdo a lo indicado por un usuario o automáticamente por otro programa, una gran variedad de secuencias o rutinas de instrucciones que son ordenadas, organizadas y sistematizadas en función a una amplia gama de aplicaciones prácticas y precisamente determinadas, proceso al cual se le ha denominado con el nombre de programación y al que lo realiza se le llama programador. La computadora, además de la rutina o programa informático, necesita de datos específicos (a estos datos, en conjunto, se les conoce como "Input" en inglés) que deben ser suministrados, y que son requeridos al momento de la ejecución, para proporcionar el producto final del procesamiento de datos, que recibe el nombre de "output". La información puede ser entonces utilizada, reinterpretada, copiada, transferida, o retransmitida a otra(s) persona(s), computadora(s) o componente(s) electrónico(s) local o remotamente usando diferentes sistemas de telecomunicación, pudiendo ser grabada, salvada o almacenada en algún tipo de dispositivo o unidad de almacenamiento.

La característica principal que la distingue de otros dispositivos similares, como la calculadora no programable, es que es una máquina de propósito general, es decir, puede realizar tareas muy diversas, de acuerdo a las posibilidades que brinde los lenguajes de programación y el hardware

SUBTEMA 2

MICROPROCESADOR CENTRAL

El microprocesador es un circuito integrado que contiene algunos o todos los elementos hardware, y el de CPU, que es un concepto lógico. Una CPU puede estar soportada por uno o varios microprocesadores, y un microprocesador puede soportar una o varias CPU. Un núcleo suele referirse a una porción del procesador que realiza todas las actividades de una CPU real.

La tendencia de los últimos años ha sido la de integrar más núcleos dentro de un mismo empaque, además de componentes como memorias Cache y controladores de memoria, elementos que antes estaban montados sobre la placa base como dispositivos individuales

Funcionamiento
Desde el punto de vista lógico, singular y funcional, el microprocesador está compuesto básicamente por: varios registros, una Unidad de control, una Unidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador, puede contener una unidad en coma flotante.

El microprocesador ejecuta instrucciones almacenadas como números binarios organizados secuencialmente en la memoria principal. La ejecución de las instrucciones se puede realizar en varias fases:

PreFetch, Pre lectura de la instrucción desde la memoria principal,
Fetch, envío de la instrucción al decodificador,
Decodificación de la instrucción, es decir, determinar qué instrucción es y por tanto qué se debe hacer,
Lectura de operandos (si los hay),
Ejecución,(Lanzamiento de las Máquinas de estado que llevan a cabo el procesamiento).
Escritura de los resultados en la memoria principal o en los registros.
Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de MHz.

Rendimiento El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace pocos años se creía que la Frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito ("mito de los megahertz") se ha visto desvirtuado por el hecho de que los procesadores no han requerido frecuencias más altas para aumentar su poder de cómputo.

Durante los últimos años esa frecuencia se ha mantenido en el rango de los 1.5 a 4 [[]], dando como resultado procesadores con capacidades de proceso mayores comparados con los primeros que alcanzaron esos valores. Además la tendencia es a incorporar más núcleos dentro de un mismo encapsulado para aumentar el rendimiento por medio de una computación paralela, de manera que la velocidad de reloj es un indicador menos fiable aún.

Medir el rendimiento con la frecuencia es válido únicamente entre procesadores con arquitecturas muy similares o iguales, de manera que su funcionamiento interno sea el mismo: en ese caso la frecuencia es un índice de comparación válido. Dentro de una familia de procesadores es común encontrar distintas opciones en cuanto a frecuencias de reloj, debido a que no todos los chip de silicio tienen los mismos límites de funcionamiento: son probados a distintas frecuencias, hasta que muestran signos de inestabilidad, entonces se clasifican de acuerdo al resultado de las pruebas.

La capacidad de un procesador depende fuertemente de los componentes restantes del sistema, sobre todo del chipset, de la memoria RAM y del software. Pero obviando esas características puede tenerse una medida aproximada del rendimiento de un procesador por medio de indicadores como la cantidad de operaciones de punto flotante por unidad de tiempo FLOPS, o la cantidad de instrucciones por unidad de tiempo MIPS. Una medida exacta del rendimiento de un procesador o de un sistema, es muy complicada debido a los múltiples factores involucrados en la computación de un problema, por lo general las pruebas no son concluyentes entre sistemas de la misma generación

SUBTEMA 3

SOFTWARE

Software[1] (pronunciación AFI:[ˈsɔft.wɛɻ]), palabra proveniente del inglés (literalmente: partes blandas o suaves), que en español no posee una traducción adecuada al contexto, por lo cual se la utiliza asiduamente sin traducir y así fue admitida por la Real Academia Española (RAE). Aunque no es estrictamente lo mismo, suele sustituirse por expresiones tales como programas (informáticos) o aplicaciones (informáticas).[2]

La palabra «software» se refiere al equipamiento lógico o soporte lógico de una computadora digital, y comprende el conjunto de los componentes lógicos necesarios para hacer posible la realización de una tarea específica, en contraposición a los componentes físicos del sistema (hardware).


Fig. 1 - Muestra de interfaces y ventanas de Programas en una pantalla.Tales componentes lógicos incluyen, entre otros, aplicaciones informáticas tales como procesador de textos, que permite al usuario realizar todas las tareas concernientes a edición de textos; software de sistema, tal como un sistema operativo, el que, básicamente, permite al resto de los programas funcionar adecuadamente, facilitando la interacción con los componentes físicos y el resto de las aplicaciones, también provee una interfaz para el usuario.

En la figura 1 se muestra uno o más software en ejecución, en este caso con ventanas, iconos y menúes que componen las interfaces gráficas, que comunican la computadora con el usuario, y le permiten interactuar.

Software es lo que se denomina producto en Ingeniería de Software.

SUBTEMA 4

SISTEMAS OPERATIVOS

Un sistema operativo es un software de sistema, es decir, un conjunto de programas de computación destinados a realizar muchas tareas entre las que destaca la administración de los dispositivos periféricos.

Cuando se aplica voltaje al procesador de un dispositivo electrónico, éste ejecuta un reducido código en lenguaje ensamblador localizado en una dirección concreta en la ROM (dirección de reset) y conocido como reset code, que a su vez ejecuta una rutina con la que se inicializa el hardware que acompaña al procesador. También en esta fase suele inicializarse el controlador de las interrupciones. Finalizada esta fase se ejecuta el código de arranque (startup code), también código en lenguaje ensamblador, cuya tarea más importante es ejecutar el programa principal (main()) del software de la aplicación.[1]

Un sistema operativo se puede encontrar en la mayoría de los aparatos electrónicos que utilicen microprocesadores para funcionar, ya que gracias a éstos podemos entender la máquina y que ésta cumpla con sus funciones (teléfonos móviles, reproductores de DVD, autoradios, computadoras, radios, etc).

SUBTEMA 5

MONITOR

El monitor o pantalla de computadora, aunque también es común llamarle "pantalla", es un dispositivo de salida que, mediante una interfaz, muestra los resultados del procesamiento de una computadora.

Monitores analógicos

Monitor hp analogico.La mayoria de los monitores de ordenador modernos pueden mostrar un número infinito de colores diferentes en el espacio de color RGB cambiando las señales de vídeo analógico roja, verde y azul en intensidades varibles y contínuas. Éstos han usado prácticamente de forma exclusiva escaneo progresivo desde mediados de la década de los 80. Mientras muchos de los primeros monitores de plasma y cristal líquido tenían exclusivamente conexiones analógicas, todas las señales de estos monitores atraviesan una sección completamente digital antes de la visualización.

Mientras que conectores similares (13W3, BNC, etc…) se fueron usando en otras plataformas, el IBM PC y los sistemas compatibles se estandarizaron en el conector VGA.

[editar] Combinación digital y analógica
Los primeros conectores de monitor externos y digitales popularizados, como el DVI-I y los varios conectores breakout basados en él, incluían las señales analógicas compatibles con VGA y las señales digitales compatibles con los nuevos monitores de pantalla plana en el mismo conector.

[editar] Monitores Digitales
Los nuevos conectores que se han creado tienen sólo señal de vídeo digital. Varios de ellos, como los HDMI y DisplayPort, también ofrecen audio integrado y conexiones de datos.

[editar] Ventajas y desventajas
Ventajas de las pantallas LCD:
El grosor es inferior por lo que pueden utilizarse en portátiles.
Cada punto se encarga de dejar o no pasar la luz, por lo que no hay moire.
La geometría es siempre perfecta, lo determina el tamaño del píxel
Desventajas de las pantallas LCD:
Sólo pueden reproducir fielmente la resolución nativa, con el resto, se ve un borde negro, o se ve difuminado por no poder reproducir medios píxeles.
Por sí solas no producen luz, necesitan una fuente externa.
Si no se mira dentro del cono de visibilidad adecuado, desvirtúan los colores.
El ADC y el DAC de un monitor LCD para reproducir colores limita la cantidad de colores representable.
El ADC (Convertidor Digital a Analógico) en la entrada de video analógica (cantidad de colores a representar).
El DAC (Convertidor Analógico a Digital) dentro de cada píxel (cantidad de posibles colores representables).
en los CRT es la tarjeta gráfica la encargada de realizar esto, el monitor no influye en la cantidad de colores representables, salvo en los primeros modelos de monitores que tenían entradas digitales TTL en lugar de entradas analógicas.
Ventajas de las pantallas CRT:
Permiten reproducir una mayor variedad cromática.
Distintas resoluciones se pueden ajustar al monitor.
En los monitores de apertura de rejilla no hay moire vertical.
Desventajas de las pantallas CRT:
Ocupan más espacio (cuanto más fondo, mejor geometría).
Los modelos antiguos tienen la pantalla curva.
Los campos eléctricos afectan al monitor (la imagen vibra).
Para disfrutar de una buena imagen necesitan ajustes por parte del usuario.
En los monitores de apertura de rejilla se pueden apreciar varias líneas de tensión muy finas y difíciles de apreciar que cruzan la pantalla horizontalmente, se pueden apreciar con fondo blanco.

SUBTEMA 6

PANTALLAS TACTILES

Una pantalla táctil (touchscreen en inglés) es una pantalla que mediante un contacto directo sobre su superficie permite la entrada de datos y órdenes al dispositivo. A su vez, actúa como periférico de salida, mostrando los resultados introducidos previamente. Este contacto también se puede realizar con lápiz u otras herramientas similares. Actualmente hay pantallas táctiles que pueden instalarse sobre una pantalla normal. Así pues, la pantalla táctil puede actuar como periférico de entrada y periférico de salida de datos.

Las pantallas tactiles se han ido haciendo populares desde la invención de la interfaz electrónica táctil en 1971 por el Dr. Samuel C. Hurst. Han llegado a ser comunes en TPVs, en cajeros automáticos y en PDAs donde se suele emplear un estilo para manipular la interfaz gráfica de usuario y para introducir datos. La popularidad de los teléfonos inteligentes, de las PDAs, de las vídeo consolas portátiles o de los navegadores de automóviles está generando la demanda y la aceptación de las pantallas táctiles.

El HP-150 fue, en 1983, uno de los primeros ordenadores comerciales del mundo que disponía de pantalla táctil. En realidad no tenía una pantalla táctil en el sentido propiamente dicho, sino una pantalla de tubo Sony de 9 pulgadas rodeada de transmisores y receptores infrarrojos que detectaban la posición de cualquier objeto no-transparente sobre la pantalla.

Las pantallas táctiles de última generación consisten en un cristal transparente donde se sitúa una lámina que permite al usuario interactuar directamente sobre esta superficie, utilizando un proyector para lanzar la imagen sobre la pantalla de cristal. Se sale de lo que hasta hoy día se entendía por pantalla táctil que era básicamente un monitor táctil.[1]

Las pantallas táctiles son populares en la industria pesada y en otras situaciones, tales como exposiciones de museos donde los teclados y los ratones no permiten una interacción satisfactoria, intuitiva, rápida, o exacta del usuario con el contenido de la exposición