Nota
Aún hay que añadir el factor humano como tercer componente en un sistema informático, al colaborar directamente durante muchas de las fases del proceso, como son planificación, diseño, desarrollo, implantación y mantenimiento.
Los componentes de un sistema informático son:
1 Hardware:Fuentes de alimentaciónPlacas baseDiscos durosMemorias RAM
2 Software:Sistemas operativosAplicacionesSoftware de utilidades
6. Estructura básica de un sistema informático
La tecnología es una ciencia que avanza a una velocidad vertiginosa y tanto los materiales como los componentes electrónicos fabricados para la manufacturación de equipos informáticos han cambiado. Sin embargo, la arquitectura empleada ha permanecido constante y, tradicionalmente, se ha utilizado la arquitectura de von Neumann, acuñada así por su creador, el matemático John von Neumann, a partir de 1945, aunque se verá que no es la única.
Los ordenadores basados en esta arquitectura se caracterizan por poseer una única memoria principal donde se almacenan tanto los datos como las instrucciones, además de utilizar el sistema de numeración binario, y se dividen en las siguientes partes elementales:
1 Las unidades de Entrada/Salida.
2 La memoria.
3 La unidad de control.
4 La unidad aritmético-lógica o ALU.
5 Los registros de almacenamiento.
6 Los buses de datos.
Otra arquitectura de ordenadores a destacar es la conocida como arquitectura Harvard. La principal diferencia entre ella y la arquitectura von Neumann radica en que separa físicamente el almacenamiento de datos e instrucciones en dos unidades de memoria.
Nota
Esta arquitectura realiza la división de un ordenador en sus diferentes componentes elementales, perdurando desde entonces hasta la actualidad con alguna mínima modificación por parte de los fabricantes de hardware.
Esquema de conexión de los distintos elementos incluidos en la arquitectura de von Neumann
7. Unidad central de proceso en un sistema informático
La unidad central de proceso es la encargada de realizar el tratamiento, interpretación y ejecución de los datos que intervienen en el sistema informático, así como la realización de multitud de operaciones aritmético-lógicas que participan en el proceso. Comúnmente es conocida como CPU (del inglés central process unit).
Sabía que…
La arquitectura von Neumann fue el origen de unos trabajos para construir una máquina que relevará a la computadora ENIAC utilizada por el ejército de EE. UU., que ya en aquellos años era capaz de calcular 5.000 sumas y 300 multiplicaciones en 1 segundo.
7.1. Estructura
La CPU se compone de elementos claves dentro de la arquitectura de von Neumann, como son la unidad de control y la unidad aritmético-lógica o ALU, y de unos registros de almacenamiento.
Nota
Actualmente, estos dos componentes se fabrican en un único circuito integrado que se conoce con el nombre de microprocesador.
Las definiciones de cada una de las partes que componen la unidad central de proceso o CPU son las siguientes:
1 Unidad de control: es la encargada de analizar y desglosar la información a modo de instrucciones que llegan a la CPU y derivarlas mediante órdenes a los diferentes componentes de un ordenador para que realicen la labor solicitada.
2 Unidad aritmético-lógica: su labor es la de efectuar las operaciones lógicas, como comparaciones o condiciones, y las matemáticas, tales como sumas, restas, multiplicaciones y divisiones, todas ellas ordenadas por la unidad de control.
3 Registros de almacenamiento: se encargan de guardar tanto los resultados de las operaciones efectuadas por la ALU como de la dirección física de memoria donde se encuentra la próxima instrucción a ejecutar.
El siguiente esquema representa un diagrama de flujo mediante el cual se puede observar el tratamiento de la información realizado por la CPU en una operación básica de entrada/salida.
7.2. Funciones
A grandes rasgos, la CPU realiza tres operaciones básicas, que son la lectura de datos, su procesamiento y la salida de los mismos.
Las funciones, de un modo más concreto, son:
1 Carga del programa en memoria.
2 Lectura de la primera instrucción.
3 Operaciones aritmético-lógicas para realizar los cálculos.
4 Almacenamiento de los resultados.
5 Lectura de la siguiente instrucción (siempre que proceda).
6 Presentación de resultados.
7 Detección y corrección de errores a lo largo del proceso.
Recuerde
La CPU se compone de la unidad de control, la unidad aritmético-lógica o ALU y de unos registros de almacenamiento.
Ejercicio práctico
Complete el siguiente esquema de conexión de los distintos elementos incluidos en la arquitectura de von Neumann con los nombres de sus componentes.
SOLUCIÓN
8. Unidades de entrada y salida
Las unidades de entrada y de salida se caracterizan por transmitir información en ambas direcciones, desde la CPU a los periféricos y viceversa.
Nota
Esta transmisión facilita tanto la introducción de datos al sistema desde diferentes dispositivos, como la presentación o salida de los mismos también a diferentes dispositivos.
8.1. Dispositivos