ESTRUCTURA INTERNA DE UNA COMPUTADORA

UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE HONDURAS
CENTRO UNIVERSITARIO REGIONAL DEL LITORAL ATLÁNTICO
CARRERA DE ADMINISTRACIÓN DE EMPRESAS
COMPUTACIÓN I
Lectura Obligatoria (LO-I-002)
Estructura Interna de una
computadora
Preparado por: Ing. César Augusto Valladares
La Ceiba, Atlántida, febrero 2010
Partes de la computadora:
1. Procesador
2. Memoria
3. Dispositivos de entrada y salida
4. Dispositivos de almacenamiento
HARDWARE; ( parte “dura” de la computadora: monitor, teclado, etc.) es el conjunto de
todos los elementos físicos y tangibles que constituyen la computadora.
SOFTWARE; (parte “blanda” de la computadora: programa o aplicaciones, como por ejemplo,
procesadores de texto, planillas de cálculo, juegos, etc.)
El SISTEMA OPERATIVO, que es parte del SOFTWARE, controla y coordina el uso del
HARDWARE por parte de las aplicaciones.
PARTES QUE INTEGRAN EL HARDWARE:
- C.P.U.
- PERIFÉRICOS DE ENTRADA
- PERIFÉRICOS DE SALIDA
-PERIFÉRICOS DE ALMACENAMIENTO o ALIMENTACIÓN
*Algunos autores consideran a éstos últimos periféricos como de ENTRADA/SALIDA.
Capacidad de almacenamiento de éstos periféricos.
bit es la unidad más pequeña de información binaria. Un bit puede tomar el valor 0 ó 1 y
cualquier estructura de información (texto, números, gráficos, etc.) puede ser representada
por un conjunto de bits.
Llamaremos byte a la unidad de información compuesta por 8 bits. Cuando se habla de
periféricos de almacenamiento (memoria, discos duros, discos CD y DVD, memoria USB
etc.), se expresa la capacidad de almacenamiento en bytes que es capaz de almacenar.
Generalmente, los sistemas de almacenamiento son capaces de retener grandes cantidades
de información, por lo que se introducen una serie de unidades para evitar manejar números
muy grandes. Estas son:
-Kilobyte (Kb);
-Megabyte (Mb);
-Gigabyte (Gb);
-Terabyte (Tb);
relacionados como sigue:
1 Kb = 1.024 bytes
1 Mb = 1.000 Kb = 1.000.000 bytes
1 Gb = 1.000 Mb = 1.000.000.000 bytes
1 Tb = 1.000 Gb = 1.000.000.000.000 bytes
Memorias USB. son medios de almacenamiento muy utilizados dada su popularidad,
variadas capacidades y aceptable costo. Se trata, además, de unidades de almacenamiento
portátiles que resultan de utilidad para trasladar información de una máquina a otra.
DISCO DURO. El disco duro o rígido es uno de los principales periféricos de
almacenamiento, y más comúnmente utilizados. Este no se encuentra visible sino que está
contenido dentro de la CPU. La capacidad de estos discos variada, actualmente hay en el
mercado hasta de 500 Gb.
UNIDAD CENTRAL DE PROCESO (CPU).
Se puede decir que la CPU dirige y supervisa la computadora, es decir, ejecuta
operaciones aritméticas y lógicas con los datos.
La CPU está compuesta por tres partes fundamentales:
 UNIDAD de CONTROL (UC)
 UNIDAD ARITMÉTICO-LÓGICA (UAL)
 MEMORIA CENTRAL
UNIDAD de CONTROL.
La UC utiliza una señal generada por un reloj interno con el objeto de sincronizar el
funcionamiento operativo de cada elemento.
En resumen, la UC se encargará de las siguientes funciones:
- Fijar si el sistema se encuentra en etapa de espera o ejecución de un programa.
- Decodificar las instrucciones y enviarlas a la UAL, a los periféricos de entrada o a los
periféricos de salida, según corresponda.
- Verificar el tránsito de información entre los registros internos y la MEMORIA
CENTRAL.
- Llevar el control de cual es la instrucción que se está ejecutando, y cual la próxima
instrucción a la espera de ser ejecutada.
UNIDAD ARITMÉTICO-LÓGICA.
Se encarga de ejecutar las operaciones matemáticas básica y lógicas que componen la
instrucción. Las operaciones básicas son:
"+" SUMAR
"-" RESTAR
“*" MULTIPLICAR
"/" DIVIDIR
Las operaciones lógicas son:
"No" LÓGICO
"Y"
LÓGICO
"O" LÓGICO
Así como las operaciones de comparación:
“>”
Mayor que
“<“
menor que
“=“
Igual
El conjunto formado por UC y la UAL se denomina PROCESADOR CENTRAL.
El Procesador:
Es el cerebro del PC. Se encarga de procesar las instrucciones y los datos con los que
trabaja el computador. El procesador es el dispositivo más importante y el que más influye
en su velocidad al analizar información.
En una computadora personal, el procesador por lo general consiste en uno o mas
microprocesadores, los cuales son piezas pequeñas de silicio u otro materia grabadas con
muchos circuitos electrónicos diminutos.
El microprocesador esta conectado a una tarjeta de circuitos que conectan al procesador con
el resto del hardware, a ésta se le llama tarjeta madre.
MEMORIA.
Llamada también Memoria Principal o Memoria Central es el dispositivo que sirve para
almacenar los programas que se quieren ejecutar y para almacenar los datos, los cálculos
intermedios y los resultados con acceso directo de UC y UAL.
Las características de la MEMORIA son:
- Está construida con elementos totalmente electrónicos.
- Se caracteriza por la velocidad de acceso que tiene el procesador a los datos que se
encuentran contenidos en ella.
La Memoria está dividida en dos partes, a saber:
1. La RAM ( Random Acces Memory )
2. La Memoria ROM ( Read Only Memory ),
Memoria RAM o memoria principal: (Random Access Memory)
Es la memoria de acceso aleatorio, en la que se guardan instrucciones y datos de los
programas para que la CPU puede acceder a ellos directamente a través del bus de datos
externo de alta velocidad.
Se encuentra totalmente disponible para los procesos realizados por el usuario. En ella se
alojan temporalmente el sistema operativo, los programas y los datos para que puedan ser
ejecutados por el procesador. Toda la información almacenada en la memoria RAM se
perderá al momento de apagar la PC. Es por ello que se le llama memoria volátil y está
constituida con base en capacitores*. En nuestros días, los módulos de memoria RAM mas
empleados son los DIMM´s. también se usan los SIMM´s
* Un capacitor es un componente electrónico que almacena una señal eléctrica. Al formar
un conjunto de 8 capacitores se crea un octeto o byte, lo que permite representar un carácter
en código ASCII
La Memoria ROM ( Read Only Memory )
Es la memoria solo para lectura. Es la parte del almacenamiento principal del computador
que no pierde su contenido cuando se interrumpe la energía. Contiene programas esenciales
del sistema que ni la computadora ni el usuario pueden borrar, como los que le permiten
iniciar el funcionamiento cada vez que se enciende el computador.
Al encender la PC, se leen las instrucciones que controlan el procedimiento de inicio, que
se encuentran grabadas en el BIOS (Basic Input Output System), esto hace que la CPU
verifique los dispositivos conectados a la computadora.
Proceso de inicio de una computadora:
1
2
3
4
5
Al encender la computadora se muestra una pequeña lúz (led), generalmente de color
verde
El procesador ejecuta el programa de arranque almacenado en la memoria ROM
Realiza el autodiagnóstico llamado POST (Power on Self Test); revisa si la memoria RAM,
el teclado, las tarjetas de expansión, las unidades de memoria masiva y todos los
dispositivos periféricos trabajan correctamente.
Por último, localiza el sistema operativo en el disco duro y carga los comandos de
sistema a la memoria RAM
Queda lista para procesar la información.
Memoria Caché
Es una memoria intermedia que se encuentra localizada en la tarjeta principal. Los
procesadores cuentan con su propia memoria caché y su función es agilizar la velocidad del
proceso, debido a que las instrucciones y datos que se utilizan con mayor frecuencia, se
toman en esta sección ultrarrápida , en lugar de ir por ellos a la RAM.
Dispositivos Periféricos
Cada uno de los elementos internos de una computadora tiene funciones específicas muy
bien definidas. No se les pueden pedir resultados para los que no han sido programados.
Cuando surgen necesidades específicas, es necesario integrar un nuevo dispositivo a la
computadora, ya sea externo o interno. Para extender estas nuevas funciones, es para lo que
sirven las ranuras de expansión y los conectores, tales como puertos paralelos, seriales y
actualmente los USB.
Algunos de estos dispositivos periféricos son indispensables para el funcionamiento de la
computadora; otros pueden ser necesarios, pero sólo de manera auxiliar. Los principales
son:
Gabinete
En su interior guarda los componentes de la computadora. Además de la tarjeta principal y
los circuitos, aloja a la fuente de poder, que convierte la corriente alterna en corriente
continua. Existen básicamente dos modelos: de escritorio y tipo torre. El primero de ellos se
usa más en el hogar y el segundo en las empresas y oficinas.
Teclado
Es el dispositivo más utilizado para comunicarse con la computadora. La mayoría incluye
por lo menos 102 teclas, excepto los de las portátiles (Iaptops o notebooks), que suelen
tener aproximadamente 89. Los más modernos pueden incluir botones o teclas para
funciones especiales de Windows, para navegar en Internet o para el control de los
dispositivos multimedios como el disco compacto (CD-ROM) o los DVD's. También los
hay de formas "raras", que se adaptan a la posición natural de las manos al escribir,
denominados ergonómicos.
El teclado se divide básicamente en 5 secciones:





Sección alfanumérica
Sección numérica
Movimiento del cursor
Corrección de texto
Tabla de función
La parte principal del teclado es similar a la de una máquina de escribir, pues incluye el
alfabeto y los números en una configuración conocida como QWERTY, por la disposición
de las letras de la segunda línea superior izquierda. Además existen otras teclas especiales
como las de la primera línea, conocidas como teclas de funciones.
Ratón
Dispositivo de entrada que permite introducir información gráfica, como los textos ya
escritos, figuras, ilustraciones, fotografías, videos, etc. Dispone de dos botones pulsadores
con los que se envía la información. La operaciones que se realizan con el ratón son:
Acción
Señalar
Pulsar
Doble Pulsación
Arrastrar
Pulsar el botón secundario
Efecto
Colocar el apuntador o puntero sobre un objeto
Seleccionar el objeto señalado
Ejecutar la función del doble señalado
Sostener presionado el botón principal sobre el objeto, para
cambiar de lugar
Despliega un menú contextual con funciones básicas de la
aplicación con la que se está trabajando
Escáner
Descompone una imagen en un código binario en formato gráfico, mediante un
procedimiento opto electrónico, que reconoce la computadora para integrar la imagen en el
monitor, mediante Internet o en documentos impresos. Este dispositivo se ha popularizado,
en virtud de que el desarollo de los procesadores se enfoca, principalmente, al proceso de
multimedios.
Monitor
Se conecta al procesador mediante la tarjeta adaptadora de video. Dicha tarjeta convierte la
información procedente de la CPU a un formato usado por el monitor. La imagen de la
computadora se forma al sensibilizar gran cantidad de puntos de imagen, llamados pixeles.
La calidad de los monitores se mide en función de la resolución (número de pixeles) que
puedan desplegar: entre mayor sea el número de pixeles más nítida será la imagen.
Tipo
VGA (Video Grafic Array)
Matríz Gráfica de Video
SVGA (Super VGA)
UVGA (Ultra VGA)
Resolución
640x480 pixeles
800x600 pixeles
1024 x 768 pixeles
Impresora
Ésta y el monitor son los dispositivos de salida más empleados. Transcribe en hojas de
papel la información que está capturada en los archivos y que se puede ver en la pantalla.
La calidad de impresión se mide en puntos por pulgada (dots per inch, dpi), y similarmente
al caso de los monitores, también en las impresoras, entre más puntos por pulgada tenga,
más clara será la imagen que reproduzcan.
Módem
Permite la comunicación a larga distancia entre dos computadoras, por medio de una línea
telefónica. Es la puerta de entra- da a la globalidad informática. El modulador/demodulador
es el primer paso para tener acceso a la inmensa cantidad de información que se genera en
el mundo. La velocidad que soportan los módems, supera ya a los 56 kbps (kilobaudios*
por segundo). Sin embargo, el factor que limita la transferencia de datos es la línea
telefónica, ya que tú puedes contar con una computadora muy rápida, con un módem de 56
kbps y, aún así, tener una recepción lenta debido a lo sucio de la línea telefónica.
*Debe considerarse que un baudio es la señal analógica correspondiente a un bit.
Lector y grabador de CD's
En la actualidad este dispositivo forma parte de los componentes estándar de una
computadora, viene acompañado de la tarjeta digitalizadora de audio, audífonos y
micrófono. Utiliza como medio, discos compactos.
Dada la gran capacidad de almacenamiento de información (700MB de datos ó 80 minutos
de música) que ofrece este formato de disco, se emplea para comercial izar los paquetes de
aplicaciones de software, juegos, enciclopedias y, en general, todo lo relacionado con los
multimedios.
Los primeros dispositivos de este tipo realizaban exclusivamente la función de lectura de
discos compactos, a finales del siglo XX se les incorporó la función de escribir en ellos,
además, con el desarrollo de los discos "regrabables", entraron en desuso los discos
flexibles y rígidos de 2.5”.
Reproductor DVD
El futuro inmediato es de los reproductores "periféricos y grabadores de discos de video
digital (DVD). Estos, aunque son similares en apariencia y tamaño a los discos compactos,
tienen mucho mayor capacidad de almacenamiento de información. El DVD, denominado
también disco versátil digital, se utiliza para almacenar video y sonido digital, utilizando el
protocolo de compresión MPEG-2. Se presenta en cuatro versiones con las características
siguientes:




DVD-5.
DVD-9:
DVD-10:
DVD-18:
una cara, una capa, capacidad de 4.7 GB.
una cara, doble capa, capacidad de 8.5 GB.
Doble cara, una capa, capacidad de 9.4 GB.
Doble cara, doble capa, capacidad de 17 GB.
¿Cuál es la estructura interna de una
computadora?
En el estudio de una computadora diferenciaremos cuatro bloques principales:
- unidad central de proceso;
- unidad de memoria;
- controladores;
- interfaces de entrada/salida.
Además de estos cuatro bloques, la computadora tiene una serie de circuitos integrados que
complementan y posibilitan el funcionamiento y el diálogo de toda la estructura hardware
de la computadora.
La unidad central de proceso de datos se compone de dos unidades principales: la unidad de
control y la unidad aritmético-lógica. Esta unidad central es conocida comúnmente como
CPU (Central Processing Unit). Está formada por circuitos electrónicos capaces de
desarrollar las funciones de control y de cálculo aritmético y lógico. Todos estos circuitos
se hallan siempre integrados en un solo microprocesador o una microcomputadora según
cuál sea su estructura interna.
Existen varias empresas que se dedican a fabricar procesadores, la principal y más conocida
es Intel. A mucha distancia, le siguen Cyris, AMD, con procesadores para PC´s, y
Motorola, que desarrolla los procesadores para las computadoras Macintosh. Siendo los
mas populares los de Intel.
 Buses
La CPU se comunica con todas las posiciones de memoria y todos los periféricos de la
computadora a través de vías o canales formados por grupos de conductores llamado buses.
Los buses más comúnmente presentes en las computadoras son:
 bus de datos;
 bus de direcciones;
 bus de control.
Bus de datos (Data bus)
En él viajan los datos de una parte a otra de la computadora. En este bus, los datos pueden
ser de entrada o de salida con respecto a la CPU, memoria y controladores de
entrada/salida.
Es un trayecto bidireccional por el que fluyen los datos. Las primeras computadoras (8088)
contaban con un bus de 8 bits; es decir, solo podían transmitir un carácter a la vez. En la
actualidad, estos han mejorado de manera sustancial.
Bus de direcciones (Address bus)
Tiene la función de seleccionar o direccionar las distintas partes de la computadora. La
CPU puede seleccionar mediante este bus una dirección de la memoria para posteriormente
leer los datos que contiene,
Este bus, con respecto a la CPU, siempre es un bus de salida.
Bus de control (Control bus)
En este bus viajan las señales de control de todo el sistema, Con respecto a la CPU este bus
puede ser de entrada o de salida, ya que la CPU, además de controlar las unidades
periféricas a la misma, puede recibir información del estado de una determinada unidad.
Todas las informaciones, bien sean datos, direcciones o control, viajan por los hilos de los
buses en forma de ausencia o presencia de tensión sobre cada uno de ellos, por lo que la
ausencia de tensión se representará por un 0 y la presencia de tensión por un 1. Toda
información que viaja sobre un bus lo hace codificada en forma binaria.
Otra forma de comunicación entre la CPU y los periféricos es mediante el multiplexor, que
permite que dos o más periféricos se comuniquen con la CPU por el mismo canal y al
mismo tiempo.
¿Cuál es el funcionamiento de los buses?
Un bus es una conexión entre la CPU y sus unidades externas de elaboración o de
entrada/salida, por cuyo interior viajan las señales. Existen tres clases de buses:
 Bus de datos o data bus. En él viajan los datos de una parte a otra del sistema. En
este bus los datos pueden ser de entrada o salida, con referencia a la CPU.
 Bus de direcciones o adress bus. En él viajan las direcciones, mediante las cuales la
CPU selecciona una unidad periférica a la misma o una dirección de la memoria.
Este bus es de salida con respecto a la CPU.
 Bus de control o control bus. Bus donde viajan las señales de control a los distintos
elementos del sistema. Con respecto a la CPU puede ser de entrada y salida.
En los sistemas, no siempre se encuentran los buses separados y haciendo cada uno de ellos
su propia función, sino que a veces el bus de datos y el de direcciones es común.
En este caso, la CPU, mediante señales de control, indica si la información del bus
pertenece a una dirección de selección de un circuito o corresponde a datos válidos para un
proceso o elaboración posterior. La interconexión de los distintos circuitos que componen
una computadora mediante los buses, ha significado un gran ahorro de tiempo para la CPU
(que puede dedicarse a otras tareas) y una simplificación desde el punto de vista estructural.
“El bus se puede definir como el canal o vía a través del cual los componentes de una
computadora se comunican entre si”. Podemos comparar el bus a una autopista de ocho
carriles o vías (bus de 8 hilos), donde cada vía es ocupada por un determinado usuario.
Imaginemos que éstos deben recorrer el camino entre A y B.
Al inicio del recorrido, el control A indica a cada usuario si debe ir al control B o debe
quedarse. Por ejemplo, A indica a los usuarios 1, 3, 5 que no deben salir y da vía libre al
resto. A la llegada, el control B revisa las personas que entran e inmediatamente deduce que
las personas con los números 1, 3, 5 no han llegado, ya que cada persona ocupa su propio
carril o vía.
Sustituiremos ahora A y B por unidades de la computadora, por ejemplo, la memoria y la
CPU. La CPU desea enviar una información a la memoria, y lo hace mediante el bus de
datos. Coloca en el bus el byte que hay que enviar (suponiendo que el bus sea de 8 bits).
Sea el byte: 10011101
La CPU pondrá este byte en su salida y, una vez controlado, da vía libre para que viaje a
través del bus hacia la memoria. El estado 1 significa que hay tensión en el hilo
correspondiente del bus, y el estado O que no la hay.
La información llegará a la memoria a través de los hilos del bus, a cada uno de los cuales
corresponde un bit determinado.
1.
Castellanos C, R; Ferreyra C, G. (2001). Informática II; Alfaomega Grupo Editor,
Bogotá, Colombia.
2.
Océano Grupo Editorial, (2002). Enciclopedia Didáctica de Computación.
Barcelona, España. www.oceano.com