Unidad I – Funcionamiento del computador

Unidad I – Funcionamiento del computador
Unidad central de procesamiento
La unidad central de procesamiento o CPU (por el acrónimo en inglés de central
processing unit), o simplemente el procesador o microprocesador, es el componente del
computador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas
en los programas y procesa los datos. Los CPU proporcionan la característica
fundamental de la computadora digital (la programabilidad) y son uno de los componentes
necesarios encontrados en las computadoras de cualquier tiempo, junto con el
almacenamiento primario y los dispositivos de entrada/salida. Cada CPU tiene dos partes
fundamentales: Unidad de control y la unidad aritmético-lógica.
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Unidad de control
Es el elemento que se encarga de sincronizar las acciones que realiza cada una de
las unidades funcionales de un computador. Las funciones de la unidad de control son
básicamente dos.
Interpretación de las instrucciones: La unidad de control debe ser capaz de decodificar
los códigos de operación y los modos de direccionamiento de las instrucciones y
actuar de forma diferente para cada uno de ellos.
Secuenciamiento de las operaciones: La unidad de control se encarga de la
temporización de las distintas operaciones necesarias para la ejecución de cada
instrucción. También debe controlar el secuenciamiento de las instrucciones en
función de la evolución del registro contador de programa.

Unidad aritmética-lógica
En computación, la unidad aritmético lógica, también conocida como ALU (siglas en
inglés de arithmetic logic unit), es un circuito digital que calcula operaciones
aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no),
entre dos números.
Memoria RAM
Es el dispositivo de almacenamiento principal en tiempo real donde se guardan los datos
y programas mientras se están utilizando. La RAM consiste de chips, ya sea en la Tarjeta
Madre o en un pequeño tablero de circuitos conectados a ésta. La CPU contiene las
instrucciones básicas necesarias para operar la computadora, pero no tiene capacidad
suficiente para almacenar programas enteros o conjuntos grandes de datos de manera
permanente, por tanto, se apoya en la RAM para esta importante función de almacenar y
recuperar datos con gran rapidez. La Memoria RAM es de acceso aleatorio y de
naturaleza volátil ya que pierde su contenido cuando se apaga la computadora.
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Clasificación de las computadoras
La Supercomputadora
Es el más poderoso y más rápido, claro que también mucho más caro. Fue desarrollado
en 1980. Se utiliza para procesar gran cantidad de datos y para resolver problemas
científicos complejos. Es capaz de realizar más de un trillón de cálculos por segundo.
En un solo supercomputador miles de usuarios pueden estar conectados al mismo
tiempo y la supercomputadora maneja el trabajo de cada usuario por separado.
La Supercomputadora se utilizan principalmente para:
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Pronóstico del tiempo.
Investigación sobre la energía nuclear.
Diseño de Aviones.
Diseño de Automóviles.
La banca en línea.
Para controlar las unidades industriales
Sus principales características son:
Vel. de Proceso
Usuario a la vez
Tamaño
Facilidad de uso
Clientes usuales
Penetración social
Impacto social
Parque instalado
Costo
Miles de millones de instrucciones de punto flotante por
segundo.
Hasta miles, en entorno de redes amplias.
Requieren instalaciones especiales y aire acondicionado
industrial.
Solo para especialistas.
Grandes centros de investigación.
Prácticamente nula.
Casi nulo.
Menos de un millar en todo el mundo.
Hasta decenas de millones cada una.
Macrocomputadoras o Mainframes
Las macrocomputadoras son también conocidas como mainframes. Los mainframes son
sistemas grandes, rápidos y caros con capacidad de controlar cientos de usuarios en
forma simultánea, así como manejar cientos de dispositivos de entrada y salida.
Los mainframes son más poderosos que las supercomputadoras porque soportan más
programas simultáneamente. Sin embargo las supercomputadoras pueden ejecutar un
sólo programa más rápido que un mainframe.
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En el pasado, los Mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos enteros de algún
edificio, hoy en día, un Mainframe es parecido a una hilera de archiveros en algún cuarto
con piso falso, esto es para ocultar los cientos de cables de los periféricos, y su
temperatura tiene que estar controlada.
Sus principales características son:
Vel. de proceso
Usuario a la vez
Tamaño
Facilidad de uso
Clientes usuales
Penetración social
Impacto social
Parque instalado
Costo
Cientos de millones de instrucciones por segundo o más.
Centenares o miles.
Requieren instalaciones especiales y aire acondicionado.
Para especialistas.
Grandes corporaciones y gobiernos.
Baja.
Muy alto, aunque pasa inadvertido, la sociedad industrial
moderna no puede funcionar sin ellas.
Miles en todo el mundo.
Centenares de miles de dólares o más.
Minicomputadoras
Las Minicomputadoras son mucho más pequeñas que las macrocomputadoras y también
son mucho menos costosos. El costo de estos equipos puede variar desde unos pocos
miles de dólares a varios cientos de miles de dólares. Estos poseen la mayoría de las
características encontradas en las macrocomputadoras, pero a una escala más limitada.
Pueden almacenar una enorme cantidad de información, pero de nuevo no suele ser tanto
como el mainframe. Empresas medianas y pequeñas suelen utilizar estos equipos.
Sus principales características son:
Vel. de proceso
Usuario a la vez
Tamaño
Facilidad de usos
Clientes usuales
Penetración social
Impacto social
Parque instalado
Costo
Cientos de millones de instrucciones por segundo.
Hasta decenas, o cientos cuando se usan en red.
Reducido; no siempre necesitan instalaciones especiales.
Para especialistas.
Universidades, empresas medianas. Suelen funcionar como
servidores de redes.
Baja.
Reducido, aunque amplio en los entornos de las redes.
Cientos de miles.
Decenas de miles de dólares.
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Microcomputadoras
Las microcomputadoras son también conocidas como computadoras personales o
simplemente PC. El Microprocesador se utiliza en este tipo de equipo. Estos son muy
pequeños en tamaño y costo.
Las Microcomputadoras se dividen en las siguientes categorías.
1. Laptop o computadora portátil
2. Estación de Trabajo ( tiene las mismas características de una PC pero con la capacidad
de procesamiento de una minicomputadora)
3. Computadora de Red (se utilizan como terminales inteligentes)
4. Computadora de mano (hand held) ejemplos: PDA, PALM, teléfonos celulares, etc.
Sus principales características son:
Vel. de proceso
Usuario a la vez
Tamaño
Facilidad de uso
Clientes usuales
Penetración social
Impacto social
Parque instalado
Costo
Decenas de millones de instrucciones por segundo.
Uno (Por eso se llaman Personales).
Pequeño, o portatiles.
Supuestamente fáciles de usar.
Pequeñas empresas, oficinas, escuelas, individuos.
Mediana.
Alto, en los países industrializados.
Cientos de millones en el mundo.
Pocos miles de dólares.
Redes de Computadores
La definición más clara de una red es la de un sistema de comunicaciones, ya que
permite comunicarse con otros usuarios y compartir archivos y periféricos. Es decir es un
sistema de comunicaciones que conecta a varias unidades y que les permite intercambiar
información.
Se entiende por red al conjunto interconectado de ordenadores autónomos.
Se dice que dos ordenadores están interconectados, si éstos son capaces de intercambiar
información. La conexión no necesita hacerse a través de un hilo de cobre, también puede
hacerse mediante el uso de láser, microondas y satélites de comunicación.
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Clasificación de redes por alcance
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Red de área personal (PAN/WPAN): Wireless Personal Area Networks, Red
Inalámbrica de Área Personal o Red de área personal o Personal area network es una
red de computadoras para la comunicación entre distintos dispositivos (tanto
computadoras, puntos de acceso a internet, teléfonos celulares, PDA, dispositivos de
audio, impresoras) cercanos al punto de acceso. Estas redes normalmente son de
unos pocos metros y para uso personal, así como fuera de ella.

Red de área local (LAN): significa Red de área local. Es un conjunto de equipos que
pertenecen a la misma organización y están conectados dentro de un área geográfica
pequeña mediante una red, generalmente con la misma tecnología (la más utilizada es
Ethernet).

Red de área de campus (CAN): es una red de computadoras que conecta redes de
área local a través de un área geográfica limitada, como un campus universitario, o
una base militar. Puede ser considerado como una red de área metropolitana que se
aplica específicamente a un ambiente universitario. Por lo tanto, una red de área de
campus es más grande que una red de área local, pero más pequeña que una red de
área amplia.
En un CAN, los edificios de una universidad están conectados usando el mismo tipo
de equipo y tecnologías de redes que se usarían en un LAN.
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Red de área metropolitana (MAN): conecta diversas LAN cercanas geográficamente
(en un área de alrededor de cincuenta kilómetros) entre sí a alta velocidad. Por lo
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tanto, una MAN permite que dos nodos remotos se comuniquen como si fueran parte
de la misma red de área local.

Red de área amplia (WAN): conecta múltiples LAN entre sí a través de grandes
distancias geográficas. La velocidad disponible en una WAN varía según el costo de
las conexiones (que aumenta con la distancia) y puede ser baja.
La WAN más conocida es Internet.
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