Fundamentos de la Informática: Hardware, Software y Arquitectura del Ordenador

El ordenador es actualmente la herramienta que nos permite el tratamiento automático de la información, facilitándonos en gran medida su organización, proceso, transmisión y almacenamiento. La informática se considera la ciencia que estudia el tratamiento automático de la información.

Software

• Software básico: sistema operativo.
• Software de aplicaciones: es la parte del software que sirve para procesar la información de forma personalizada.

Componentes Físicos del Ordenador

Unidad central de proceso (UCP), Unidad Aritmético-Lógica (UAL), Unidad de Control (UC), Memoria central, controladores, unidad de entrada/salida, buses, unidades periféricas.

Unidad Central de Proceso (UCP)

La UCP, denominada procesador, es el elemento encargado del control y ejecución de las operaciones que se efectúan dentro del ordenador con el fin de realizar el tratamiento automático de la información.

Unidad de Control (UC)

La UC es la parte pensante del ordenador, es como el director de una orquesta, ya que se encarga del gobierno y funcionamiento de los aparatos que la componen. La tarea fundamental de la UC es recibir información para interpretarla y procesarla después mediante las órdenes que envía a los otros componentes del ordenador. Se encarga de traer a la RAM las instrucciones necesarias para la ejecución de programas y el procesamiento de los datos.

Para realizar estas operaciones, la UC dispone de algunos aliados, pequeños espacios de memoria, denominados registros:

• Registro de instrucción: es el encargado de almacenar la instrucción que se está ejecutando.
• Registro contador de programas: Contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar.
• Controlador y decodificador: Se encarga de interpretar la instrucción para su posterior proceso. Es el encargado de extraer el código de operación de la instrucción en curso.
• Secuenciador: Genera las microórdenes necesarias para ejecutar la instrucción.
• Reloj: Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes.

Bus

Hay otro componente importante dentro del ordenador que está relacionado directamente con el procesador: el bus.

• Bus único: considera a la memoria y a los periféricos como posiciones de memoria, y hace un símil de operaciones E/S con las de escritura/lectura en memoria.
• Bus dedicado: este, en cambio, al considerar la memoria y periféricos como dos componentes diferentes, permite controladores DMA.

Unidad Aritmético-Lógica (UAL)

La unidad aritmético-lógica es la parte de la UCP encargada de realizar operaciones aritméticas y lógicas sobre la información. Las operaciones aritméticas pueden ser suma, resta, etc. Las lógicas son normalmente de comparación, para las que se emplean los operadores del álgebra de Boole.

Elementos más importantes:

• Operacional: Realiza las operaciones con los datos de los registros de entrada.
• Registros de entrada: Contienen los operandos de la operación.
• Acumulador: Almacena los resultados de las operaciones.
• Registro de estado: Registra las condiciones de la operación anterior.

Tipos de Memorias

• Memorias externas: Se les da esta denominación a los soportes de almacenamiento, ya que son capaces de almacenar información (discos duros, disquetes...).
• Memoria interna:
  • RAM: En ella es posible almacenar y modificar información y es lo que se conoce como memoria principal, es volátil.
  • ROM: Es una memoria de solo lectura, cuya información no puede ser modificada y que sirve básicamente para poder inicializar el sistema informático.

Elementos RAM

• Registro de direcciones: Contiene la dirección de la celda o posición de memoria a la que se va a acceder.
• Registro de intercambio: Recibe los datos en operaciones de lectura y almacena los datos en las operaciones de escritura.
• Selector de memoria: Se activa cada vez que hay que leer o escribir conectando la celda o posición de memoria con el registro de intercambio.
• Señales de control: Indica si una operación es de lectura o escritura.

Tipos de Direccionamiento

• Direccionamiento inmediato: En la instrucción está incluido directamente el operando o dato.
• Direccionamiento directo: En la instrucción, el campo del operando contiene la dirección en memoria donde se encuentra el operando.
• Direccionamiento indirecto: El campo del operando contiene una dirección de memoria en la que se encuentra la dirección efectiva del operando.
• Direccionamiento relativo: La dirección del dato que interviene en la instrucción se obtiene sumando a la dirección de la propia instrucción una cantidad fija.