El funcionamiento de una computadora (página 2)

La memoria de
trabajo
(RAM)
almacena

• Los datos
  ingresados
• Las instrucciones para procesar
  datos
• Los datos procesados hasta su salida o
  borrado

El tercer módulo que pasamos a describir, es el
"Procesador". Este
puede ser asimilado como el "cerebro" de
la computadora
porque es el encargado de procesar los datos que la memoria
recibe. En el procesador se encuentra la unidad lógico
aritmética, conocida como ALU (de Aritmetic Logic Unit).
Esta unidad es la que efectúa los procesos de
cálculo
(rutinas matemáticas aplicables a los datos
ingresados) y elabora finalmente un resultado.

El orden utilizado para la explicación de los
bloques, responde al más conveniente para el proceso
descriptivo de su funcionamiento y no al de jerarquía de
los mismos. Vistos en función de
la importancia en los procesos que llevan a cabo, el cuadro
siguiente indica el orden de jerarquía de cada uno de los
bloques:

• Procesador
•
Memoria
• Dispositivos de
Entrada/Salida (Periféricos)

Es evidente que estos bloques no
trabajarán como unidades aisladas, sino que
necesariamente van a estar conectados entre sí para
permitir el flujo de datos e información de uno a
otro. Las vías o circuitos que
se encargan de comunicarlos mutuamente se denominan en su
conjunto
"Buses", existiendo
como veremos en detalle más
adelante, distintos tipos de buses de acuerdo al tipo de
señal que transportan o a la
función que cumplen.

En la figura 1.3, podemos ver un diagrama de
los tres grandes bloques conectados entre sí a
través de un Bus, que por el momento se
lo representa como un circuito común.

¿Que es un algoritmo?

Funcionamiento
de los bloques

Para aclarar el funcionamiento de
los bloques mencionados, podemos pensar en una analogía
con una operación de todos los días como es la de
cruzar la calle. Un peatón se detiene en la esquina y lo
primero que hace es mirar el semáforo para ver que luz está
encendida, así sabe si puede cruzar o no. Si la luz que ve
es de color verde,
cruza y da por finalizada esta sencilla operación.

Si desmenuzamos los pasos que realizó ante esta
maniobra intuitiva, nos sorprenderemos de ver la cantidad de
factores que intervienen.

Cuando miramos el semáforo, estamos ingresando por medio
de nuestros ojos (dispositivo de entrada del modulo I/O) a un
sector de nuestro cerebro, el dato que la luz está verde,
tal como se ilustra en la figura 1.4a.

Ese dato sin procesar es retenido en una memoria de
trabajo (una zona de nuestro cerebro) a la cual se le agrega la
información que ya hemos adquirido antes,
que indica que con la luz verde podemos cruzar
(información del programa de aplicación), y que
"traemos" a este sector tal como muestra la
figura 1.4b.

Otra parte del cerebro "módulo de procesamiento"
toma el contenido de la memoria de trabajo, y lo somete a los
cálculos matemáticos necesarios, obteniendo la
velocidad,
trayectoria, etc, que utilizaremos para cruzar.

La información obtenida (datos procesados),
genera la instrucción para que nuestras piernas ejecuten
el traslado (dispositivo de salida del módulo I/O) y
así de una buena vez cruzar la calle (Figura
1.4c).

Resumen de los procesos enunciados

Entendiendo los
términos

Procesador y CPU

Erróneamente algunas publicaciones y/o autores,
identifican a un "microprocesador"
o "procesador" con el nombre de CPU. La sigla
CPU, proviene de las palabras en inglés
Central Process Unit (unidad central de proceso), también
indicada en algunos manuales en
castellano como
UCP. Este concepto de una
"unidad central de procesamiento", es distinto del concepto del
"procesador" que hemos visto anteriormente. Para facilitar la
comprensión del tema, veamos un ejemplo.

Si en un lavarropas tenemos instalado un microprocesador
(otra forma de denominar a un procesador), para controlar las
distintas etapas y procesos de lavado, en la memoria asociada al
mismo estará grabada únicamente
la información relativa a la
ejecución de esas operaciones y procesos. Estas
instrucciones se encuentran almacenadas en una memoria denominada
ROM, que es
"permanente", es
decir no pierde los datos cuando se deja de alimentar
eléctricamente al sistema y
además no se puede cambiar las instrucciones
contenidas en ella. A diferencia de la ROM, la memoria RAM de
una computadora es
reescribible y volátil (se pueden cambiar el contenido
de la memoria, y dicho contenido se borra al apagar el
sistema).

Cuando el usuario del lavarropas pulse la tecla de
alguna de las opciones de lavado sólo selecciona un
programa de instrucciones existente en la memoria no
volátil del microprocesador. En esta operación como
vemos, no se ingresan datos a procesar.

En la figura 1.5 vemos un ejemplo de lo
mencionado, en el cual se observa la memoria ROM
conteniendo solo las instrucciones del programa de lavado, que no
pueden ser cambiadas por el usuario.

A diferencia de lo explicado para el microprocesador
instalado en la máquina de lavar, una CPU es una
"verdadera unidad de proceso", ya que es la suma de la memoria
RAM (capaz de recibir múltiples datos o programas ),
más el microprocesador que efectuará los procesos
de cálculos.

Otra característica muy importante, es que la
capacidad de almacenamiento de
la memoria RAM en una CPU, es enorme comparada con la ROM del
micro, que sólo contendrá una pequeña
porción de instrucciones. En la figura 1.6, podemos
ver la importancia de la memoria RAM en una CPU, comparada con la
ROM asociada al microprocesador de control del
lavarropas.

Con este nuevo concepto, el esquema de bloques de una
computadora se simplifica y adquiere el aspecto que vemos en la
figura 1.7. En este gráfico
vemos que todos los elementos conectados a la CPU (que es la
principal unidad), reciben el nombre
genérico de
"periféricos".

Los
periféricos

Los datos y programas se ingresan a la CPU través
de los periféricos
de entrada, y son expuestos a través de los periféricos de salida. El nuevo esquema que
tenemos entonces, es el que se muestra en la figura
1.8.

Introducción general

Los sistemas de
computación utilizados antes de la
aparición de la PC (Computadora Personal) se
basaban principalmente en un gran computador
central al cual se le conectaban terminales que constaban
usualmente de una pantalla y un teclado,
denominados "bobas" porque funcionaban solo como
periféricos de entrada salida y no procesaban datos.
Mediante estos terminales, el usuario accedía a los
complejos programas instalados en el computador
central.

Los sistemas centrales o Mainframe, se basaban en un
equipo (generalmente de grandes dimensiones), ubicado en un
ambiente
especialmente climatizado al que sólo
tenían acceso el personal
técnico y los encargados de su
programación, que eran vistos como
"genios o gurúes" realizando
misteriosas tareas para mantener su funcionamiento

Con estos sistemas, el usuario de la terminal
únicamente podía utilizar
el software que
estaba disponible en el computador central. Muchas veces, este
software estaba desarrollado a medida de la empresa donde
estaba instalado, y cada uno de los cambios que
debían producirse en el mismo, implicaba
laboriosos procedimientos de
programación por parte del personal
especializado.

Computadoras personales

El avance constante de la tecnología
facilitó la aparición de nuevos procesadores que
son complejos chips, fabricados por grandes corporaciones de la
industria
electrónica, dedicados al procesamiento de
los datos y las operaciones aritméticas a realizar. Estos
procesadores, (también denominados microprocesadores
por su pequeño tamaño y alta integración de componentes), cada vez
tienen menor tamaño y logran mayor potencia y
rapidez de procesamiento de
datos. De estos equipos, el que verdaderamente marcó una
verdadera revolución
fue el denominado PC (siglas de Personal Computer o Computadora
personal en castellano).

Las PC tenían la tecnología para
contener una CPU, y así procesar y almacenar por si solas,
sin el auxilio de ningún otro equipo central, todos los
datos que el usuario necesitaba. De hecho, encontramos cada vez
una mayor cantidad de programas y aplicaciones elaboradas para
que corran en las PC que antes estaban sólo
reservados a las grandes computadoras
centralizadas.

Paralelamente se desarrolló una
industria del software del tipo estándar y
principalmente el denominado
"enlatado" que
venía ya preparado para que el usuario lo
instale en su PC y lo configurara para adaptarlo a sus
necesidades sin tener que conocer los secretos de la
programación.

Esto hizo que, por primera vez, las computadoras
accedieran a las aplicaciones más comunes
y simples en la administración de
cualquier empresa, comercio o
profesión. Este fenómeno, se
produjo finalmente a través de las
PC con la irrupción de las mismas en todas las actividades
humanas, debido principalmente a los siguientes
factores:

• Computadoras PC de enorme capacidad de
procesamiento con costos
accesibles.

• La aparición de
software basado en pantallas amigables, interactivas y de
fácil uso, como ser los programas
elaborados para la plataforma Windows.

• El amplio desarrollo del
software de aplicación para prácticamente
todas las actividades profesionales y comerciales.

• La presencia de todo tipo de
periféricos con alta calidad y
precios
accesibles.

4
Clasificación de las computadoras

Esta clasificación se basa en la
denominación que se le dio a las computadoras de acuerdo a
parámetros tales como el desarrollo técnico del
hardware
utilizado, la velocidad y capacidad de procesamiento y el uso de
las aplicaciones. Es bueno aclarar que el criterio de
clasificación adoptado no es rígido, ya que los
límites
entre uno y otro tipo no son siempre suficientemente claros. En
base a estos conceptos previos, definimos los siguientes grupos:

• Supercomputadoras
•
Mainframes
•
Minicomputadoras
•
Microcomputadoras

Super computadoras

Se trata de las computadoras más potentes que han
sido desarrolladas. Todo el poder de
procesamiento se obtiene de una unidad central única, que
utiliza cientos de procesadores trabajando en paralelo.
Estas características le permiten manejar millones de
peticiones en forma simultánea; de manera que son equipos
"multiusuario".

Esta última facilidad le permite tener
conectados cientos o miles de computadoras que
actúan como terminales. La capacidad de
almacenamiento de datos de estos equipos se mide en Terabytes,
siendo un valor
común para sus unidades de
almacenamiento (discos) de 5 a 30 Terabytes. Para tener una
idea de esta capacidad, pensemos que un dato equivale a un byte y
que los múltiplos siguientes son:

Teniendo en cuenta que en un diskette de 3 1/2 se pueden
almacenar 1,44 Megabytes, 1 terabyte equivale a casi un
millón de esos diskettes. Las supercomputadoras son
utilizadas para fines científicos, militares y en
desarrollos de proyectos de gran
envergadura, como por ejemplo las misiones de la NASA. Una
supercomputadora que se utilizó con fines de
experimentación fue la Deep Blue de IBM, que
alcanzó notoriedad mundial al derrotar en una serie de
partidas, por primera vez en la historia de la humanidad al
gran maestro y campeón mundial de ajedrez Garry
Kasparov.

Mainframes

Este tipo de computadoras son utilizadas en grandes
redes
corporativas (grandes empresas o
instituciones)
con particularidades del tipo
"multiusuario". Un
uso común de los mainframes es
el de mantener una gran base de datos,
la cual es accedida por una importante cantidad de equipos
terminales conectados a ellos. Su capacidad
típica de almacenamiento de
datos es del orden de cientos de Gigabytes.

Mini computadoras

Este tipo de equipos cuenta con varios procesadores
(usualmente de 2 a 8 ) y están catalogados en tres grados
de acuerdo a su capacidad y potencia de procesamiento.

Estos equipos se utilizan principalmente en pequeñas y
medianas empresas y su aplicación más utilizada es
la de servidores de
redes (equipos que corren un sistema operativo
específico y brindan recursos de
hardware y software al resto de los equipos conectados en la
red).

Microcomputadoras

Estos equipos, en los que
genéricamente definimos como PC
(Personal Computer o "Computadora
Personal"), son los
más difundidos, ya que se
utilizan tanto en el ámbito
comercial y profesional como
también a nivel
doméstico. De hecho, con el
advenimiento de los periféricos
tales como módems, CDROM,
DVD, plaquetas
de sintonización de TV, etc; las
computadoras se convirtieron en un
electrodoméstico
más.

Las computadoras, que antes estaban destinadas a
cálculo
científico o a uso profesional,
hoy día se han transformado en
el equipo imprescindible para el desarrollo
personal debido a el acceso a Internet, juegos,
programas de educación, etc.
Si bien las PC actuales presentan por si solas una capacidad de
procesamiento muy elevada, la
información procesada y obtenida
en ella, no puede ser compartida por otra PC cualquiera en forma
inmediata. Para permitir que la
información de una PC sea
compartida instantáneamente por
otra PC o grupo de PC,
se las conecta entre sí en una
modalidad denominada "Red de Computadoras" o "Computer Network".
Mediante este sistema, se puede compartir e intercambiar
información, programas, o
recursos de hardware como puede ser una impresora, lo
cual también permite abaratar
costos de equipamiento (por ejemplo una impresora de calidad,
puede ser compartida por varios equipos PC).

Las diferentes maneras físicas de conectar las
computadoras en red, se denominan "Topologías". Las topologías
más comunes son las denominadas:

• BUS
• STAR
• TOKEN RING.

En la figura 1.10 se ilustra algunas PC conectadas en
red, de acuerdo a las diferentes
topologías descritas.

Genéricamente las redes de computación, de
acuerdo a la ubicación de los equipos que la integran, se
dividen en dos grandes grupos que son:

• Redes LAN
(redes de área
local)
• Redes WAN
(redes de área
amplia)

Se entiende por red LAN, a
aquella cuyos equipos están
distribuidos dentro de un mismo edificio, o en edificios
cercanos.

En la
figura 1.11, vemos un esquema que
representa equipos PC conectados en una RED LAN.

Por el contrario, en las redes WAN, los equipos que la
componen se encuentran ubicados en áreas distantes, o
inclusive en diferentes países. Generalmente las redes WAN
están conformadas por varias redes LAN
unidas entre sí, tal cual vemos en el esquema de la
figura 1.12.

Debido a la importancia de compartir información y
recursos, actualmente la modalidad "en red" es la forma usual en
que las computadoras PC se encuentran conectadas en las
empresas.
Por ser las computadoras del tipo PC, la base o plataforma
más importante del equipamiento tanto en empresas como en
uso particular, estas serán el objeto de estudio de la
obra.

Autor:

Jorge Alvarez