INFORMÁTICA APLICADA A LA ECONOMÍA Tema 2: Estructura …IAE-201… · La escala de manifestaciones de sus variables no tiene discontinuidades. o Ejemplo: utilizando señales de

INFORMÁTICA APLICADA A LA ECONOMÍATema 2: Estructura del Ordenador

Verónica A. Bollati

2010-2011

Objetivos

Tipos de ordenadores:

Según cómo representan la información

Según su capacidad de cómputo

Conocer la estructura de un ordenador.

Conocer el objetivo y la funcionalidad de cada una de las

partes que componen un ordenador.

Tener una visión global de funcionamiento.

Conocer los distintos periféricos que existen.

Informática aplicada a la Economía

Objetivos

Capítulo 1: Definición

Capítulo 2: Clasificación de los Ordenadores

Capítulo 3: Estructura del Ordenador

o 3.1. Bus

o 3.2. Memoria

o 3.3. CPU

o 3.4. Unidad Aritmética Lógica

o 3.5. Unidad de Control

o 3.6. Ejecución de Programas

o 3.7. Periféricos


Objetivos

Capítulo 1: Definición


Terminología

Definición:

Un ordenador es una máquina compuesta de elementosfísicos (en su mayoría de origen electrónico) capaz deaceptar unos datos de entrada, realizar con ellosoperaciones lógicas y aritméticas con gran velocidad yprecisión, y proporcionar los resultados a través dealgún medio de salida.


Objetivos

Capítulo 2: Clasificación

de los Ordenadores


Clasificación de los ordenadores

Según la representación de la información

Sistemas analógicos:o Las magnitudes físicas pueden tomar cualquier valor dentro de un rango

prefijado. La escala de manifestaciones de sus variables no tiene discontinuidades.

o Ejemplo: utilizando señales de tensión que pueden tomar un valor cualquiera en el intervalo cerrado [0V – 10V].

Sistemas digitales:o Las magnitudes físicas solo pueden tomar valores discretos, es decir, la

escala de manifestaciones de las variables solo tiene determinados valores.

o Ejemplo: mediante señales de tensión que solo pueden tomar el valor 0V ó 4,5V.


Sistemas Digitales

Las señales eléctricas que circulan por un ordenador pueden adoptar dos valores.

Esos valores discretos son el valor lógico 0 (tensiones entre 0 y 0,2 voltios) y el valor lógico 1 (tensiones entre 0,8 y 4,5 voltios)

La zona prohibida, que los separa, va de 0,3 a 0,7 voltios.


Clasificación de los computadores

Según la capacidad de cómputo

Superordenadores: o Gran potencia.o Varios procesadores en paralelo.o Realiza complejos cálculos científicos a gran velocidad

(predicción del tiempo, trayectoria de un cohete...)


Macroordenadores (mainframes):o Acceso concurrentes de una gran cantidad de

usuarios.o Grandes bases de datos.o Uso principalmente en empresas grandes y/o

multinacionales (bancos, telecomunicaciones, industria...)

Clasificación de los computadores

Según la capacidad de cómputo Miniordenadores:

o Menos prestaciones que los mainframes.

o Menos usuarios concurrentes.

o Abaratamiento del coste para empresas grandes.


Microordenadores:o Monousuarioso Estaciones de trabajo (workstations):

o Usa recursos de ordenadores de mayor potencia.

o Uso en la ingeniería y cálculos técnicos.o Ordenadores personales (PC):

o Fácil manejo.o Aplicaciones sin necesidad de grandes

prestaciones (Ofimática)o Opción: Portátiles.

Objetivos

Capítulo 3: Estructura

del Ordenador


Estructura de un ordenador

La estructura de un ordenador no es más que un conjunto de componentes físicos

interconectados unos con otros que interactúan para procesar datos y dar un

resultado.

La estructura de los ordenadores que usamos en la actualidad se basa en la

arquitectura Von Neuman.


Periféricos

Co

ntro

lad

or

E/S

Bus

Memoria

CentralCPU

Estructura de un ordenador Bus


Bus

Memoria

CentralCPU

Periféricos

Contro

lador

E/S

Bus

1. Bus de datos: o Datos que se transfieren entre unidades

o Circula en ambos sentidos pero nunca simultáneamente

o Tipos: Bus de datos interno: CPU <==> Memoria Principal

Bus de datos externo: CPU, Memoria Principal <==> Periféricos

2. Bus de direcciones:o Indica la posición de memoria o periférico.

3. Bus de control:

o Señales de control y de estado de las unidades.


Estructura de un ordenador Memoria


Bus

Memoria

CentralCPU

Periféricos

Contro

lador

E/S

1

2

3

4 5

1. Registros internos del procesador

2. Memoria caché

3. Memoria principal

4. Disco magnético

5. Cinta magnética

Memoria - Jerarquía

Registros internos

del procesador

Memoria caché

Memoria principal

Disco magnético

Cinta magnéticaInformática aplicada a la Economía31/01/2011

Pre

cio

Tie

mpo d

e a

cceso

Capacidad

Caché interna. 1

Caché externa. 2

Memoria

Es la unidad donde se almacena tanto los datos como las instrucciones de los programas.

Existen dos tipos de memoria:

1) Memoria Principal

• Poca capacidad de almacenamiento.

• Alto coste.

• Volátil (compuesto por circuitos electrónicos)

+ Mayor velocidad.

o Formada por celdas o posiciones (palabras de memoria)

2) Memoria Secundaria• Más lenta.

+ Gran capacidad de almacenamiento.

+ No es volátil (soporte magnético)

• Disco: Corto tiempo de acceso. Menor capacidad.

• Cinta: Más lento. Mayor capacidad.


Memoria (clasificación)

Memoria Principal: ROM (solo lectura para el sistema)

PROM (grabado inicial)• EPROM (varias grabaciones)

• EEPROM (varias grabaciones)

• Memoria Flash (varias grabaciones)

• RAM (lectura y escritura) SRAM (estática)

DRAM (refresco)

Memoria Secundaria: • Periféricos de almacenamiento.


Memoria

Memoria caché:

Más rápida que la M. principal (hasta mil veces más).

Alto coste.

Capacidad pequeña .

Uso de los registros de la CPU.

Memoria virtual:

• Uso de la memoria secundaria.

• Suele ser un disco duro.

• Sensación de más memoria principal.

Informática aplicada a la Economía31/01/2011

Memoria

Memoria Central Es la parte de la CPU donde se almacenan las

instrucciones y los datos.

Está formada por multitud de celdas o posiciones de memoria numeradas de manera consecutiva.

Este hecho permite el acceso directo a la información que contienen.


Memoria Central

Informática aplicada a la Economía 31/01/2011

Memoria Central

CPUMemoria

central

Periférico

s

Bus

Contro

lad

or

E/S

Registro de dirección de memoria Registro de Intercambio de memoria

Selector

1.2.3.

33.

992.999.

…

….

Componentes de la memoria central (I)

Registro de dirección de memoria (RDM): Contiene la dirección de memoria donde se encuentra o se va a almacenar la información.

Registro de intercambio de memoria (RIM): Registro intermedio que permite almacenar la información que se ha leído desde una posición de memoria o se va a escribir en una posición de memoria.

Selector de memoria (SM): Dispositivo que conecta la celda de memoria cuya dirección figura en el RDM con el RIM. De este modo facilita la transferencia de datos tanto en el proceso de lectura como de escritura.


Estructura de un ordenador CPU


Bus

Memoria

CentralCPU

Periféricos

Contro

lador

E/S

Unidad central de proceso o procesador (CPU)

Es el verdadero cerebro del ordenador y gestiona todo el sistema.

Físicamente está formada por múltiples circuitos electrónicos que se encuentran todos ellos integrados compactamente en un único chip.

Tareas: Controlar.

Coordinar.

Realizar operaciones.




CPU

Unidad de Control

Unidad Aritmético

Lógica

Registros

Estructura funcional de la CPU

CPUMemoria

central

Periféri

cos

Bus

Contro

lad

or E

/S

Memoria

Central


UAL La UAL se encarga de realizar las operaciones

• Aritméticas (sumar, restar, multiplicar, potencias...)

• Lógicas (comparación de dos números o dos cadenas de caracteres, sumas lógicas AND o OR...)

Según las indicaciones de la UC sobre los datos esta le suministra.

UC Interpreta las instrucciones de un programa.

La UC coordina las operaciones de la UAL.

Controla los recursos del ordenador.

o La UAL está gestionada por la UC mediante el bus de control.


Unidad aritmético-lógica (UAL)


ALU

Registro de estado ó

Señalizador de estado

Registro de Resultado

Banco de Registros

Acumulador Registro 1 Registro N…

RO 1 RO 2

Circuitos

operadores

Elementos de la unidad aritmético-lógica (UAL)

Banco de registros (BA): Constituido por 8, 16 ó 32 registros de carácter general que se emplean para almacenar datos antes de las operaciones, los datos intermedios y las operaciones internas del procesador.

Circuitos operadores (CIROP): Uno o varios circuitos electrónicos que ejecutan las operaciones aritméticas y lógicas más elementales (sumador, desplazador, etc.).

Registros de resultados (RR): Registro especial que contiene los resultados que producen los circuitos operadores.

Señalizador de estado (SE): Registro que conserva información de las condiciones eléctricas de la última operación realizada.


Unidad de Control (UC)


Unidad de Control

Registro de Instrucción

Operación + Operandos

Decodificador

Registro Control de Secuencia

Contador de Programa

SecuenciadorReloj

Elementos de la unidad de control (UC)

Registro de control de secuencia (RCS): Denominado también contador de programa (CP) contiene permanentemente la dirección de memoria de la siguiente instrucción que se va a ejecutar.

Registro de instrucción (RI): Contiene la instrucción que se está ejecutando en cada momento. La instrucción lleva consigo el código de operación (CO), que es la acción de que se trata, y los operandos (O).

Decodificador (D): Extrae y analiza el código de operación de la instrucción en curso (que está en el RI)

Reloj (R): Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes (frecuencia) que determinan el instante en el que ha de comenzar cada paso de la instrucción.

Secuenciador (S): Dispositivo que genera órdenes elementales que, sincronizadas con el reloj, hacen que se ejecute la instrucción.


Tareas de la unidad de control (UC)

Gestionar la secuencia de ejecución de las instrucciones.

Interpretar la instrucción a ejecutar.

Controlar accesos a memoria principal.

Enviar señales de control al resto de unidades.

Analizar estado en que se encuentra el resto de unidades.

Gestionar interrupciones de periféricos y temporizaciones

de las secuencias de las operaciones.


Ejecución de un programa

Para que un programa pueda ser ejecutado por

un ordenador:

Debe estar almacenado en memoria principal.

La CPU tomará una a una sus instrucciones.

La CPU realiza las tareas necesarias para la ejecución.






CU

ALU

Programa

Datos

Memoria

principal

1. Leer la instrucción

2. Leer los datos

3a. Datos y órdenes4. Escribir los datos

3b. Resultados


Ejemplo (sumar 2 número enteros):1. Leer instrucción de la memoria (celda 10): Instrucción: sumar

los números en celda 1305 y en celda 534 y escribir el resultado en celda 1405.

2. Leer los datos de las celdas 1305 (contenido 8) y 534 (contenido 3).

3. a) Pasar la instrucción “sumar” y los dos números 8 y 3 a la ALU.

3. b) La ALU ejecuta la instrucción y devuelve 11 a la CU.4. Escribir el resultado de la operación (11) en celda 1405.


Estructura de un ordenador Perífericos


Bus

Memoria

CentralCPU

Periféricos

Co

ntro

lad

or

E/S

Periféricos

Definición:

Es un dispositivo que permite transferir datos desde o hacia un determinado medio de información.

Objetivo:

Sirve para que la CPU se pueda comunicar con el mundo exterior.


Periféricos

Clasificación según la conexión al computador

o Periféricos locales: se conectan directamente

al ordenador.

o Periféricos remotos: se conectan a través de una red de comunicaciones.


Periféricos - Clasif. según el flujo de la información

Clasificación según el flujo de información

o Periféricos de entrada: Transmiten información del mundo exterior al procesador y la memoria.

o Periféricos de salida: Transmiten información al mundo exterior desde el procesador y la memoria.

o Periféricos de entrada/salida: Intercambio de información entre el mundo exterior y el procesador y la memoria.

o Periféricos de almacenamiento: Almacenan información posibilitando su recuperación automática y eficientemente.


Periféricos de entrada

Teclado.

Dispositivos apuntadores:Ratón.

Bola de control.

Lápiz óptico.

Detector de caracteres magnéticos.

Detector de barras impresas.

Escáner.

Micrófono (Reconocimiento de voz).



Lápiz ópticoEs un instrumento en forma delápiz que por medio de unsistema óptico, ubicado en suextremo, permite la entradade datos directamente a lapantalla. Para elaborardibujos, basta con mover ellápiz frente a la pantalla y enella va apareciendo una líneaque describe dichomovimiento. También sirvepara señalar ítems de losmenús al igual que el mouse oratón.



CD-ROM

Disco óptico, similar a un CD de audio,que contiene información únicamentepara ser leída. No pueden serregrabados.Entre los estándares se encuentran el CD-R, el CD-DA (que permite reproducirsonido), el CD-I (que permite definir unaplataforma multimedia), el PhotoCD (quepermite visualizar imágenes estáticas)Tiene una capacidad de almacenamientoque va de 600 a 700 Mb de información.



DVD

El DVD (Disco Digital Versátil), tiene una capacidad de almacenamiento que vade los 4.5 a 9 gigabytes.Esto permite que se emplee para, por ejemplo, grabar películas; aunque puedealbergar todo tipo de aplicación multimedia.

Otra de sus ventajas es que es capaz de leer los formatos de soportesanteriores.



El teclado

A través del teclado, podemosintroducir datos y órdenes a lacomputadora. El típico teclado esde forma rectangular y teclasalfanuméricas (teclas con números,letras y símbolos) distribuidas encolumnas y filas o renglones.Otros tipos de teclados, según suforma, son los ergonómicos, losteclados con escáner, etc.



Mouse o ratón

Un mouse o ratón es un dispositivoseñalador que ayuda al usuario anavegar dentro de la interfaz gráfica delordenador o computadora.Conectado a esta, mediante cable o porun dispositivo inalámbrico, se comunicacon ella de tal manera que se puedecontrolar un cursor en la pantallamoviendo el ratón sobre una superficieplana.



Joystick o palanca de juegos

Se trata de un dispositivo señaladorutilizado mayoritariamente parajuegos de ordenador ocomputadora.Existen en el mercado una grancantidad de joysticks adaptadospara determinados juegos. Porejemplo, para un simulador devuelo, el joystick se asemeja a losmandos que posee un piloto dentrode una cabina de un avión real. Enun coche, tendrá volante y pedales,etc.Informática aplicada a la Economía


Tableta gráfica

La tableta gráfica o tableta digitalizadora es un rectángulo plano deplástico con componentes electrónicos bajo su superficie que se utilizaen muchas aplicaciones de ingeniería, diseño y en trabajos de ilustración.La imagen debe ser elaborada sobre ella con instrumentos especiales,tales como un lápiz o puntero que utiliza una punta especial para variarel campo magnético de la tabla.


Periféricos de Salida

Pantalla o monitor.

Plotter.

Impresora:

o Impresora de impacto:

Impresora de margarita.

Impresora de matriz de puntos o agujas.

o Impresora sin impacto:

Impresora de inyección de tinta.

Impresora láser.



Pantalla o monitor de rayos catódicos

Está basada en un tubo de rayoscatódicos (CRT) y diseñada parafuncionar con una tarjeta o adaptadorde vídeo. Puede contener textos oimágenes gráficas que van a dependerde su resolución, es decir, del númerode píxeles con los que se representen.Hay varios tipos de monitores:a color o monocromático (dependiendodel número de colores que puedeemplear).



Pantalla o monitor de cristal líquido

Son las que se emplean en los ordenadores portátiles, dispositivos móviles y como monitor de sobremesa de gama alta, puesto que suponen un considerable ahorro de espacio y un peso mínimo, en comparación con las pantallas CRT. A estas ventajas se une que emiten muy poca radiación electromagnética y apenas generan electricidad estática. Sin embargo, adolece de una calidad de imagen menor que la de las pantallas CRT.


Es por ello que ha nacido la tecnología TFT (Thin Film Transistor), que permite generar la imagen a partir de transistores y mejora sensiblemente la resolución. El inconveniente es que, en la actualidad, es bastante cara y aún no han resuelto la cuestión del ángulo de visión.


Plotter

Son dispositivos que dibujantextos e imágenes en altaresolución. Se utilizaprimordialmente paraelaborar planos, posters oafiches, con impresiones enhojas de papel muy grandes,generalmente a color,actualmente se fabrican entecnología de inyección detinta.



Impresora

La impresora traslada el texto o laimagen generada por el ordenador adiferentes tipos de soporte físico como elpapel o el acetato (transparencias).

Las impresoras se pueden dividir en:

Impresoras de impacto:matriciales y de margarita.

Impresoras sin impacto:abarcan todos los demás tipos de mecanismosde impresión, incluyendo las impresorastérmicas, de inyección de tinta e impresorasláser.



Altavoces

Son dispositivos que sirven paraque sean audibles los sonidosemitidos por medio de la tarjetade sonido del ordenador.Estos sonidos pueden ser dedistinta naturaleza: avisos delsistema, archivos de audio, etc.


Periféricos de entrada y salida

Módem.

Consola.

Pantallas sensibles al tacto.

Robots.

Terminales punto de venta.

Terminales de operaciones financieras.


Periféricos de entrada y salida

Módem

El módem (MOdulador-DEmodulador) es un dispositivoelectrónico que convierte laseñal digital que utilizan lascomputadoras en señales quepueden ser transmitidas por lalínea telefónica, que trabaja conseñales analógicas. El módempuede ser externo o interno y suvelocidad de transmisión semide en bits por segundo (bps).


EXTERNO

INTERNO

Periféricos de almacenamiento

Disco magnético.

Tambor magnético.

Cinta magnética.

Disco óptico.

Disco magneto-óptico.



Disquete

Pieza redonda y plana deplástico flexible (típicamente,de 3.5 pulgadas de diámetroy 1.44 Mb de capacidad)revestida con un materialmagnético que puede sermodificado medianteimpulsos eléctricos. Seemplea para contenerinformación grabada enforma digital (binaria).



Unidad Zip

Se trata de unidades, normalmente externas, que

permiten la lectura y escritura de información digital sobre

discos especiales que tienen una capacidad de,

aproximadamente, 100 Mb.



Unidades magneto-ópticas

Son unidades que utilizan unacombinación de principiosmagnéticos y ópticos para lalectura y escritura deinformación digital sobre discos.Además de los CD-R vírgenes, esposible disponer de discosópticos CD-RW, que permite lagrabación de información variasveces.



Disco duro

Unidad no removible, de gran capacidad y granvelocidad de acceso a los datos contenidos enél. Es más rápido que los discos flexibles, tantopara lectura como para escritura. Esto permiteuna gran versatilidad en el manejo de losprogramas y los datos. Los discos duros secomponen de láminas superpuestas por lasque se mueven las cabezas lectoras yescritoras. La capacidad de este dispositivo hacrecido desde los 10 Mb de los años 80 hastala actualidad (más de 100 Gb).



Cintas magnéticas

Se utilizan para hacer copias de seguridadde los archivos (backup) debido a su altacapacidad de almacenamiento (varios milesde Mb) en un espacio reducido y el bajocosto por Mb en comparación con losdisquetes y los discos ópticos. En la cinta lainformación se guarda en formasecuencial, por lo que la lectura debehacerse de la misma manera. Este hechohace muy lento el proceso de búsqueda dearchivos y la transferencia de informaciónentre la cinta y la unidad de proceso.


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