UNIDAD No. II   ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR

OBJETIVO DE LA UNIDAD:   Al finalizar la unidad, el participante identificará los elementos que conforman a un computador y el manejo de las mismas.

 

CONTENIDO 1.    ELEMENTOS DE UN COMPUTADOR (HARDWARE) : CPU Y Sus Elementos. : Dispositivos De Entradas Y Salidas. : Dispositivos De Almacenamiento. : Memoria Y Tipos De Memoria.   2.    MANEJO DE LOS COMPUTADORES (SOFTWARE) : Lenguajes: Definición Y Tipos. : Sistemas Operativos: Definición, Función, Evolución, Tipos Y Comandos. : Interfaces Del Usuario.

1.1 CPU Y Sus Elementos: 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. Se conoce como microprocesador el CPU que es manufacturado con circuitos integrados. Desde mediados de los años 1970, los microprocesadores de un solo chip han reemplazado casi totalmente todos los tipos de CPU, y hoy en día, el término "CPU" es aplicado usualmente a todos los microprocesadores.

 

 

1.2 Dispositivos De Entradas Y Salidas: Permiten al usuario introducir datos, órdenes y programas en la CPU. Los más comunes son el teclado y el ratón; Y los dispositivos de SALIDA, Permiten al usuario visualizar los resultados de los procesamientos de datos, obtener copia en papel o enviar informaciones a través de redes informáticas. Los dispositivos de este tipo más comunes son, monitor, impresora y módem.

 

 

1.3 Dispositivos De Almacenamiento: También son conocidos como memorias y permiten almacenar los datos tanto de forma temporal como permanente.

 

 

1.4  Memoria Y Tipos De Memoria

 

Memoria: es uno de los componentes fundamentales para el correcto funcionamiento de nuestra PC, ya que su existencia permite que la computadora puede arrancar, se procesen los datos, se ejecuten las instrucciones para los distintos programas. Tipos:

 

* Memoria RAM: es la más importante, y es denominada memoria RAM (Random Access Memory), ya que nuestra computadora no podría funcionar sin su existencia.

En la RAM se guarda distinto tipo de información, desde los procesos temporales como modificaciones de archivos, hasta las instrucciones que posibilitan la ejecución de las aplicaciones que tenemos instaladas en nuestra PC; Por tal motivo, es utilizada constantemente por el microprocesador, que accede a ella para buscar o guardar temporalmente información referente a los procesos que se realizan en la computadora.

 

Dentro de las memorias RAM existen distintos tipos de tecnologías que se diferencian principalmente por su velocidad de acceso y su forma física. Entre ellas encontramos las DRAM, SDRAM, RDRAM, entre otras…

 

* Memoria ROM: viene incorporada a la motherboard y es utilizada por la PC para dar inicio a la BIOS, lo cual es básicamente un programa que posee las instrucciones adecuadas para guiar a la computadora durante el arranque.

Entre sus funciones, la BIOS comienza con el proceso denominado POST (Power On Self Test) durante el cual inspeccionará todo el sistema para corroborar que todos sus componentes funcionan adecuadamente para dar lugar al arranque.

 

La diferencia fundamental que existe entre la memoria RAM y la ROM radica en la velocidad, ya que la ROM al tratarse de un tipo de memorial secuencial necesita recorrer todos los datos hasta hallar la información que está buscando, mientras que la RAM trabaja de manera aleatoria, lo que hace que acceda a la información específica de manera directa.

 

* Memoria SRAM o Memoria Caché: Tanto el procesador como el disco rígido y la motherboard poseen su propia memoria caché, que básicamente resguarda distintas direcciones que son utilizadas por la memoria RAM para realizar diferentes funciones, tales como ejecutar programas instalados en la PC.

 

El proceso que realiza la memoria caché es guardar las ubicaciones en el disco que ocupan los programas que han sido ejecutados, para que cuando vuelvan a ser iniciados el acceso a la aplicación logre ser más rápido.

 

1.    MANEJO DE LOS COMPUTADORES (SOFTWARE)

 

2.1 Lenguajes: Definición y Tipos:

Los lenguajes de programación son herramientas que nos permiten crear programas y software. Entre ellos tenemos Delphi, Visual Basic, Pascal, Java, entre otros…

 

Una computadora funciona bajo control de un programa el cual debe estar almacenado en la unidad de memoria; tales como el disco duro.

Los lenguajes de programación de una computadora en particular se conocen como código de máquinas o lenguaje de máquinas.

 

2.2 Sistemas Operativos: Definición, Función, Evolución, Tipos Y Comandos.

 

* Definición: es el software básico de una computadora que provee una interfaz entre el resto de programas del ordenador, los dispositivos hardware y el usuario.

* Función: Las funciones básicas del Sistema Operativo son administrar los recursos de la máquina, coordinar el hardware y organizar archivos y directorios en dispositivos de almacenamiento.

* Historia y Evolución: Los sistemas operativos han venido evolucionando a través de los años. Ya que los sistemas operativos se han apegado íntimamente a la arquitectura de las computadoras en las cuales se ejecutan.

La primera computadora digital real fue diseñada por el matemático ingles Charles Babbage (1792 - 1871). Aunque Babbage gasto la mayor parte de su vida y de su fortuna intentando construir su “ maquina analítica “ , nunca la hizo funcionar adecuadamente porque era un diseño puramente mecánico y la tecnología de su época no podía producir las ruedas, el engranaje, levas y otras partes mecánicas con la alta precisión que el necesitaba. Sin tener que decirlo, la maquina analítica no tuvo un sistema operativo.

La primera generación (1945-1955): Tubos de vacio y tableros enchufables

Después de los esfuerzos frustrados de Babbage, se progresó poco en la construcción de computadoras digitales hasta la segunda guerra mundial, alrededor de la mitad de la década de 1940, Howard Aiken en Hardvard, Jon Von Neumann en el Instituto de Estudios Avanzados en Princeton, J. Presper Ecker y William Mauchley en la Universidad de Pennsylvania y Konrad Zuse en Alemania, entre otros, todos obtuvieron resultados óptimos en la construcción de maquinas de calculo mediante el uso de tubos de vacío.

La segunda generación (1955 - 1965): Transistores y sistemas de lote

La introducción del transistor a mediados de la década de 1950 cambio la imagen radicalmente. Las computadoras se volvieron lo suficientemente confiables, en un principio hubo una clara separación entre los diseñadores, armadores, operadores, programadores y personal de mantenimiento.

Estas maquinas se instalaban en cuartos de computadoras especialmente acondicionados con aire, con cuerpo de operadores profesionales para accionarlas. un programador primeramente escribiría el programa en papel ( en FORTRAN o en lenguaje Ensamblador ) y después lo perforaría en tarjetas. Después llevaría la pila de tarjetas al cuarto de introducción al sistema y la entregaría a uno de los operadores el cual iniciaba el proceso en la computadora, este proceso desperdiciaba mucho tiempo.

La tercera generación (1965 - 1980): Circuitos integrados (CI) y multiprogramación

Al inicio de la década de 1960 muchos fabricantes de computadoras tenían dos líneas de trabajo distintas y totalmente incompatibles. Por un lado existían las computadoras científicas de grande escala orientadas a las palabras, como la 7094, que se utilizaban para realizar cálculos numéricos de ciencias e ingeniería. Por el otro lado estaban las computadoras comerciales orientadas a los caracteres, como 1401, que se utilizaban para el ordenamiento de cintas e impresión por parte de bancos y compañías de seguros.

IBM intento resolver estos dos problemas de un solo golpe introduciendo en el mercado el Sistema/360. El 360 era una serie de maquinas compatibles con el software que variaban del tamaño de la 1401 a una mucho mas poderosa que la 7094, el 360 estaba diseñado para realizar cálculos tanto científicos como comerciales. Por lo tanto una sola familia de maquinas podía satisfacer las necesidades de todos los clientes.

El sistema 360 fue la primera línea importante de computadoras que utilizo circuitos integrados (CI), con lo cual ofreció una mayor ventaja de precio/rendimiento sobre las maquinas de la segunda generación.

La intención era que todo el software, como el sistema operativo, tenía que funcionar en todos los modelos. Tenia que correr en sistemas pequeños, y en sistemas muy grandes. Tenia que funcionar adecuadamente en sistemas con algunos periféricos y en sistemas con muchos periféricos.

La Cuarta Generación (1980 - 1990): Computadoras Personales

Con la creación de los circuitos integrados LSI (integración a grande escala), chips que contiene miles de transistores en un centímetro cuadrado de silicon, la era de computadora personal vio sus inicios.

Dos sistemas operativos han dominado la escena de la computadora personal: MS-DOS, escrito por Microsoft, Inc., para la IBM PC y otras computadoras que utilizan la CPU Intel 8088 y sus sucesores. y UNIX, que domina en las computadoras personales mayores que hacen uso de CPU Motorola 68000.

Aunque la versión inicial de MS-DOS era relativamente primitiva, versiones subsiguientes han incluido más y más características de UNIX, lo que no es totalmente sorprendente dado que Microsoft es un proveedor importante de UNIX, que usa el nombre comercial de XENIX.

Un avance importante que empezó a tomar su sitio a mediados de la década de 1980 es el desarrollo de redes de computadoras personales que corren sistemas operativos en red y sistemas operativos distribuidos. En un sistema operativo en red, los usuarios tienen conocimiento de la existencia de múltiples computadoras y pueden ingresar en maquinas remotas y reproducir archivos de una maquina a la otra. Cada maquina ejecuta su sistema operativo local y tiene un usuario propio (o usuarios).

Un sistema distribuido, es aquel que se presenta ante sus usuarios como un sistema uniprocesador tradicional, aunque en realidad este compuesto de múltiples procesadores. En un sistema distribuido real, los usuarios no tienen conocimiento de donde se están ejecutando sus programas o de donde están ubicados sus archivos; todo esto se debe manejar en forma automática y eficiente por medio del sistema operativo.

* Tipos y Comandos

Multitarea

El término multitarea se refiere a la capacidad del Sistema Operativo para correr más de un programa al mismo tiempo. Existen dos esquemas que los programas de sistemas operativos utilizan para desarrollar Sistema Operativo multitarea, el primero requiere de la cooperación entre el Sistema Operativo y los programas de aplicación.

El segundo método es el llamada multitarea con asignación de prioridades. Con este esquema el Sistema Operativo mantiene una lista de procesos (programas) que están corriendo. Cuando se inicia cada proceso en la lista el Sistema Operativo le asigna una prioridad.

Multiusuario

Un Sistema Operativo multiusuario permite a mas de un solo usuario accesar una computadora. Claro que, para llevarse esto a cabo, el Sistema Operativo también debe ser capaz de efectuar multitareas.

Unix es el Sistema Operativo Multiusuario más utilizado. Debido a que Unix fue originalmente diseñado para correr en una minicomputadora, era multiusuario y multitarea desde su concepción.

Actualmente se producen versiones de Unix para PC tales como The Santa Cruz Corporation Microport, Esix, IBM, y Sunsoft. Apple también produce una versión de Unix para la Machintosh llamada: A/UX.Unix

Unix proporciona tres maneras de permitir a múltiples personas utilizar la misma PC al mismo tiempo:

 

• Mediante Módems.
• Mediante conexión de terminales a través de puertos seriales
• Mediante Redes.

Multiproceso

Las computadoras que tienen más de un CPU son llamadas multiproceso. Un sistema operativo multiproceso coordina las operaciones de las computadoras multiprocesadoras. Ya que cada CPU en una computadora de multiproceso puede estar ejecutando una instrucción, el otro procesador queda liberado para procesar otras instrucciones simultáneamente.

Los primeros Sistemas Operativos Multiproceso realizaban lo que se conoce como:

·         Multiproceso asimétrico: Una CPU principal retiene el control global de la computadora, así como el de los otros procesadores. Esto fue un primer paso hacia el multiproceso pero no fue la dirección ideal a seguir ya que la CPU principal podía convertirse en un cuello de botella.

·         Multiproceso simétrico: En un sistema multiproceso simétrico, no existe una CPU controladora única. La barrera a vencer al implementar el multiproceso simétrico es que los Sistema Operativo tienen que ser rediseñados o diseñados desde el principio para trabajar en u n ambiente multiproceso.

Sistemas Operativos más comunes.

MS-DOS

Es el más común y popular de todos los Sistemas Operativos para PC. La razón de su continua popularidad se debe al aplastante volumen de software disponible y a la base instalada de computadoras con procesador Intel.

OS/2

Después de la introducción del procesador Intel 80286, IBM y Microsoft reconocieron la necesidad de tomar ventaja de las capacidades multitarea de esta CPU. Se unieron para desarrollar el OS/2, un moderno Sistema Operativo multitarea para los microprocesadores Intel. Sin embargo, la sociedad no duró mucho.

UNIX

Unix es un Sistema Operativo multiusuario y multitarea, que corre en diferentes computadoras, desde supercomputadoras, Mainframes, Minicomputadoras, computadoras personales y estaciones de trabajo.

Sistema Operativo de MACINTOSH

La Macintosh es una máquina netamente gráfica. De hecho, no existe una interfaz de línea de comando equivalente para ésta. Su estrecha integración de Sistema Operativo, Interfaz Gráfica con el usuario (GUI) y área de trabajo la hacen la favorita de la gente que no quiere saber nada de interfaces de línea de comando.

WINDOWS NT de Microsoft

Con Windows NT, Microsoft ha expresado su dedicación a escribir software no sólo para PC de escritorio sino también para poderosas estaciones de trabajo y servidores de red y bases de datos. Microsoft Windows NT no es necesariamente un sustituto de DOS ni una nueva versión de éste; es, en conjunto, un nuevo Sistema Operativo diseñado desde sus bases para las máquinas más modernas y capaces disponibles.

Windows NT de Microsoft ofrece características interconstruidas que ningún otro Sistema Operativo para PC ofrece, con excepción de Unix.

¿Que es un Comando?

Es un archivo ejecutable que se usa para especificar a la computadora que acción debe realizar. Se emplean para realizar diversas tareas como copiar, imprimir, borrar y mostrar archivos, entre otras…

 

Tipos de comandos

Existen dos tipos de comandos: internos y externos.

Los comandos internos: son parte de un gran archivo llamado COMMAND.COM.

Los comandos externos: residen en el disco, estos comandos sólo pueden tener tres tipos de extensión: COM, EXE ó BAT.

2.3  Interfaces Del Usuario

Cuando se inicia un sistema operativo, tú ves e interactúas con un conjunto de elementos en la pantalla; ésta es la interfaz del usuario. En el caso de los sistemas operativos más actuales (incluyendo: Windows Vista, Windows XP, entre otros.), la interfaz de usuario se ve como una colección de objetos sobre un fondo coloreado.

Partes de la Interfaz del Usuario

- El escritorio

Los diseñadores de software llaman escritorio al área coloreada que ves en la pantalla debido a que ellos quieren que lo consideres como si fuera una superficie del escritorio.

- Iconos

Los iconos representan las partes de la computadora con las que trabajas; impresoras, fuentes, archivos de documentos, carpetas (una forma de organizar archivos en grupos lógicos, véase Explorador de Windows), unidades de disco, programas y demás.

Los diseñadores de software intentan hacer que los iconos se vean como lo que representan, de modo que te sea fácil la identificación del icono que necesitas utilizar.

 

- La barra de tareas y el botón de inicio

Siempre que se inicia un programa en la plataforma Windows, aparecerá un botón para él en la barra de tareas, un área en la base de la pantalla cuyo propósito es mostrar los botones de los programas que se están ejecutando.

El botón Inicio es una característica permanente de la barra de tareas. Se hace clic en éste para abrir el menú Inicio. Desde el menú Inicio, puedes hacer clic en un icono de programa para iniciarlo, seleccionar Ayuda (Help) para encontrar información que lo asista mientras trabaja, o seleccionar Apagar el sistema (Shut Down) cuando estés listo para apagar tu computadora.