2. ¿Qué hace una computadora?

 

Básicamente cualquier tipo de computadora realiza operaciones de procesamiento de datos, exponiéndolos luego como información. Precisamente, la función primordial de una computadora es llevar a cabo procesos de datos en forma automática, a gran velocidad y sin la intervención humana.

Cuando los datos ingresados son ordenados de acuerdo a un esquema lógico, se transforman en información disponible para el usuario. La adquisición de información a partir de datos es la función relevante de una computadora siendo la Informática la ciencia que estudia la obtención de información a través de sistemas automáticos.

Los datos que ingresan a la computadora se procesan por medio de rutinas contenidas en los “programas de aplicación”.

Fundamentalmente los distintos tipos y modelos de computadoras, principalmente difieren en el volumen de datos que pueden procesar, así como la velocidad con que se efectúa esta operación.

El principio de caja negra

Cuando se tiene un dispositivo o módulo dispuesto para una función, es muy importante considerarlo como una “caja negra”, es decir no se sabe que dispositivos o componentes hay dentro de él, sino que procesos lleva a cabo. Este método es muy utilizado pedagógicamente para permitir una rápida comprensión global de la función del dispositivo estudiado. Para elaborar la función descrita anteriormente (ingresar datos, elaborar los mismos y luego dar salida a la información obtenida), se necesitan tres módulos principales en los que podemos agrupar a todos los dispositivos que intervienen en los procesos mencionados. Estos son:

Módulo de entrada/salida
Memoria de trabajo
Unidad procesadora

 
 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 
 

 

 

Introducción al procesamiento de datos

Una computadora está constituida por centenares o miles de complejos dispositivos y circuitos electrónicos adecuadamente integrados, tanto en sus componentes físicos, como en la función de los mismos. Debido a esto para comprender su funcionamiento, dividiremos a la computadora en bloques sin tener en cuenta en esta etapa, los pormenores de la parte electrónica que integra cada uno (método de explicación denominado “caja negra”).

El primer módulo de “entrada - salida”, identificado con la sigla E/S, es usualmente más conocido por las palabras en ingles Input- Output (I/O).

Este módulo que en realidad tiene dos funciones, cuenta en algunos casos con dispositivos que individualmente sólo pueden ser considerados como de entrada (input), o de salida (output), mientras que otros dispositivos permiten ejecutar ambas operaciones (input-output).

En la figura 1.1, podemos ver un ejemplo de cómo en el módulo I/O, puede haber un dispositivo que cumpla ambas funciones, o un dispositivo distinto para cada una de ellas.

 

Figura 1.1:
Módulo de I/O con un dispositivo que
realiza las dos funciones, y con
dispositivos que únicamente realizan
una de ellas.

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A través de las unidades de entrada, se introducen los datos que se van a procesar, además de las instrucciones (programas de aplicación) que se utilizan para tratar los mismos. Por otra parte, la información obtenida (datos procesados) es emitida a través de las unidades de salida que son las que permiten “ver el resultado”.

El segundo módulo es “la memoria”. Cuando se ingresan datos, estos son almacenados en espera de su proceso en una “memoria de trabajo” o también denominada "memoria principal" que es temporaria (técnicamente conocida como “memoria RAM”). También en la RAM se cargan las instrucciones del programa de aplicación, que indicará a qué operación serán sometidos los datos ingresados. Del mismo modo los datos ya procesados son almacenados hasta su salida, en la memoria RAM.
Para comprender lo descrito anteriormente, la figura 1.2 nos muestra un esquema, que ilustra como en un momento cualquiera en la memoria RAM, pueden estar presentes, los datos ingresados en espera de procesamiento, los datos del programa de aplicación y datos que han sido procesados, en espera de su salida.

 

Figura 1.2:
Esquema de la memoria RAM donde
podemos ver tres tipos de datos
distintos almacenados
temporalmente en la misma.

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La memoria de trabajo (RAM) almacena:
• Los datos ingresados
• Las instrucciones para procesar los 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 procesador, procesa los datos ingresados en la memoria de acuerdo con:
• Algoritmos matemáticos propios
• Instrucciones del programa de aplicación

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.

 

Figura 1.3:
Esquema de los bloques de una computadora
conectados a través de un Bus.

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¿Qué es un algoritmo?

Es la denominación que recibe una secuencia de operaciones matemáticas contenidas en una instrucción, a la que se someterán los datos numéricos ingresados.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 1.1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 1.3
 

 

 

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.

 

Figura 1.4 a:
Por medio del dispositivo de entrada,
ingresa el dato que la luz del
semáforo está verde.

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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.

 

Figura 1.4 b:
El dato ingresado y la información que
tenemos para procesar el mismo, se
almacenan transitoriamente en la
“memoria de trabajo”.

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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).

 

Figura 1.4 c:
La unidad de procesamiento, procesa
los datos de la memoria, y genera la
instrucción para ser ejecutada por
medio de la unidad de salida.

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Resumen de los procesos enunciados
Entrada (datos e instrucciones de procesamiento).
Memorización (almacenamiento temporario para procesar los datos recibidos, más las instrucciones del programa de aplicación).
Procesamiento (de los datos de acuerdo a las instrucciones y algoritmos de cálculo).
Salida (emisión de la información, para su visualización, almacenamiento y/o impresión) .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Figura 1.4 a

 

 

Figura 1.4 b

 

 


Figura 1.4 c

 

 

 

 

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.

 

Figura 1.5:
Los programas que puede ejecutar el
lavarropas están escritos de manera
fija en una ROM.

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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.

 

Figura 1.6:
Una CPU cuenta con una memoria
RAM de gran capacidad.

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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”.

 

 

Figura 1.7:
Todos los elementos conectados
al CPU, se denominan
genéricamente “periféricos”.

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Figura 1.5

 

 

 

 

 

Figura 1.6


Figura 1.7

 

 

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.

 

Figura 1.8:
Los periféricos de entrada sirven para
ingresar los datos y programas a la
CPU. Los datos elaborados se extraen
y visualizan a través de los
periféricos de salida.

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Posteriormente veremos y estudiaremos en detalle cuales son los principales periféricos de entrada y salida, pero previamente creemos muy importante tener una idea de cómo se clasifican las computadoras, para luego ver el tipo y modelos en particular que vamos a desarrollar.

 

 

 

 


Figura 1.8

Lic. Patricia Bustos - Curso de Mantenimiento y Reparacion


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