Arquitectura de ordenadores
Hardware: conjunto de dispositivos físicos que integran el ordenador.
Software: conjunto de instrucciones que dirigen a los distintos componentes del ordenador, para la
realización de tareas.
Arquitectura básica
CPU: Unidad Central de Proceso (procesar datos)
Memoria: Almacena la información que se está procesando y los resultados (ROM y RAM)
Placa Base: plataforma donde se conectan directamente o a través de ranuras de expansión los
componentes del ordenador.
Periféricos de entrada/salida: permiten el intercambio de datos o información con el exterior.
Dispositivos de Almacenamiento: guardan la información de forma permanente.
Todos estos dispositivos están interconectados para llevar la información de unos a otros a través de los
buses. Constituido por un elevado número de líneas metálicas por donde circula la información.
Dependiendo del número de líneas a sí será la arquitectura del ordenador (8, 16, 32, 64), el número de
bits que puede transferir a la vez (ancho de bus)
(CPU) El microprocesador, también denominado procesador o simplemente micro, es el núcleo del
ordenador. Físicamente es un circuito integrado o chip situado sobre una pequeña placa de silicio que
contiene millones de transistores. Este elemento es el encargado de tomar la información que recibe del
usuario, efectuar los procesos necesarios para gestionar dicha información y enviar el resultado al destino
que se le indicó.
UC: Se encarga de recibir y ejecutar las instrucciones que el usuario introduce en el ordenador.
Gestiona, directamente a la ALU, e indirectamente, al resto de componentes del equipo.
ALU: Se encarga de realizar operaciones matemáticas específicas (sumas, multiplicaciones,
división, etc.) que le indica la UC.
UC y ALU están conectadas entre sí mediante de un conjunto conexiones conocidas como buses.
Chipset: Conjunto de chips situados en la placa base, se encargan de la tarea de gestión de los periféricos
externos (a través de los puertos de comunicación y ranuras de expansión) y del control de la
transferencia de datos entre la CPU y la memoria.
Determina el modelo de CPU (Intel, AMD, Cyrix…)
Reloj: indica la velocidad a la que un ordenador realiza sus operaciones más básicas, como sumar dos
números o transferir el valor de un registro a otro. Se mide en ciclos por segundo (hercios). Es la
frecuencia de la señal de reloj que, enviada a todos los dispositivos, sincroniza la operación de los mismos.
Memoria: dispositivos y medios de almacenamiento que retienen datos informáticos durante algún
intervalo de tiempo.
Memorias
RAM ( Random Access Memory – memoria de acceso aleatorio) : su función es tener preparada las
instrucciones y datos para que la CPU las procese y almacenar temporalmente los resultados de estas.
Tecnologías de memoria RAM
La tecnología de memoria actual usa una señal de sincronización para realizar las funciones de lectoescritura
de manera que siempre esta sincronizada con un reloj del bus de memoria (en la actualidad
(2009) alcanzaron los 1333 Mhz).
• SDRAM (Single Data Rate Synchronous Dynamic RAM)
Memoria síncrona, con tiempos de acceso de entre 25 y 10 ns y que se presentan en módulos
DIMM de 168 contactos. Fue utilizada en los Pentium II y en los Pentium III, así como en los AMD
K6, AMD Athlon K7 y Duron.
• DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
Memoria síncrona, envía los datos dos veces por cada ciclo de reloj. De este modo trabaja al doble
de velocidad del bus del sistema, sin necesidad de aumentar la frecuencia de reloj. Se presenta en
módulos DIMM de 184 contactos.
• DDR 2 SDRAM
Las memorias DDR 2 son una mejora de las memorias DDR (Double Data Rate), que permiten que
los búferes de entrada/salida trabajen al doble de la frecuencia del núcleo, permitiendo que
durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias. Se presentan en módulos DIMM de
240 contactos.
• DDR 3 SDRAM
Considerado el sucesor de la actual memoria estándar DDR 2, DDR 3 promete proporcionar
significantes mejoras en el rendimiento en niveles de bajo voltaje, lo que lleva consigo una
disminución del gasto global de consumo. Los módulos DIMM DDR 3 tienen 240 pines, el mismo
número que DDR 2; sin embargo, los DIMMs son físicamente incompatibles, debido a una ubicación
diferente de la muesca.
• RDRAM (Rambus DRAM)
Memoria de gama alta basada en un protocolo propietario creado por la empresa Rambus. El
mercado se decanta por la memoria DDR de uso libre, excepto algunos servidores de grandes
prestaciones y la consola PlayStation 3. Se presenta en módulos RIMM de 184 contactos.
ROM ( Read Only Memory – memoria de solo lectura ): no se puede modificar -al menos no de
manera rápida o fácil- y se utiliza principalmente para contener el firmware (software específico ligado al
hardware)
• ROM – BIOS: Contiene información del fabricante, que no desaparece al apagar el ordenador.
Imprescindible para el arranque del ordenador ya que contiene instrucciones para el chequeo
inicial, además de datos técnicos de los componentes más elementales conectados al sistema. En el
arranque la BIOS chequea: la CPU, el bus del sistema, el reloj, la memoria, el teclado y unidades de
La información obtenida la compara con la RAM – CMOS que almacena parte de la
información del sistema (fecha y hora, contraseña de sistema), esta al ser memoria RAM es volátil y
necesita de una pila para mantener siempre la información. Las últimas BIOS son EEPROM
(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory.
Memoria CACHÉ: memoria RAM almacenamiento de alta velocidad. Se divide en dos tipos caché externa
o de segundo nivel (L2), situada en la placa base y la cache interna o de primer nivel (L1), situada en el
interior del micro y es de acceso ultrarrápido.
Memoria VIRTUAL : también llamada SWAP. Este archivo SWAP seria una extensión de la memoria RAM
de nuestro ordenador, ya que cuando se agote la memoria RAM “real” el sistema comenzara a usar esta
memoria “virtual”. O cupa espacio del disco para hacerlo. Si llega se a superar esta memoria virtual la
capacidad del disco se cuelga el PC.
Tarjetas de expansión
Aquellas que no están integradas en la placa base y son necesarias para añadir funciones al equipo (VGA,
Sonido, Módem, red, capturadora de TV, extensión de más puertos…).
Hay varios tipos de zócalo para “pinchar” tarjetas:
ISA: antiguo, a 16 bits
PCI: Zócalo más corto y más rapidez de transferencia. En el tiempo de arranque del sistema, las tarjetas
PCI y el BIOS interactúan y negocian los recursos solicitados (Plug & Play). Ancho de bus: 32 y 64 bit.
Hay
variantes de zócalo como el PCIX y PCI-Express.
AGP: Puerto de Gráficos Avanzado de 32 bit (tarjetas de video VGA)
Conectores y puertos de comunicación
Conectores internos: situados en la placa base para conectar los dispositivos internos (Disco duro, DVD,
ventiladores, alimentación).
Conectores externos o puertos de comunicación: conjunto de conectores que asumen a distintos
dispositivos externos, los más frecuentes son PS2 (teclado/ratón), serie, paralelo, USB, Firewire,
infrarrojos…
Serie: Transfieren la información de forma lenta (en serie de bit en bit), son los llamados COM1,
COM2…
Paralelo: más rápido que el serie transmite de byte en byte, son llamados LPT1, LPT2…
USB: gran velocidad de transferencia, hasta 127 dispositivos en cadena. Permite conectar y
desconectar sin necesidad de apagar los equipos.
• USB 1. Tasa de transferencia 1,5Mbps
• USB 1.1 tasa de transferencia 12Mbps
• USB 2 tasa de transferencia 480Mbps
FireWire (IEEE 1394): Similar al USB2 con distinto conector fabricado por Apple y se suele utilizar
para transferir video. La tasa de transferencia es de 480Mbps.
Puertos infrarrojos (IrDA): Permite conectar dispositivos sin necesidad de cables, la tasa de
transferencia es algo menor que USB2 y firewire llegando hasta los 480 Mbps como máximo. Se
suele usar en dispositivos de bolsillo, PDA, móviles…
Dispositivos de Almacenamiento
Dependiendo de la tecnología que se utilice para grabar se pueden dividir en: magnéticos (la información
se graba por polarización de un material magnético), ópticos (utilizan tecnología óptica para grabar la
información en forma digital), magnético-ópticos (combinan ambas tecnologías) y memorias flash (utilizan
chip de memoria).
Discos magnéticos: Almacena los bytes en una superficie de naturaleza magnética y emplea un sistema
de grabación magnética digital; antes ha de ser preparado (formateado), para almacenar archivos en uno
o varios sectores de pistas circulares.
• Disco duro ( hard disk drive) es un dispositivo de almacenamiento no volátil, que conserva la
información aun con la pérdida de energía, es donde en la mayoría de los casos se encuentra
almacenado el sistema operativo del ordenador.
• Disco Flexible. Almacenamiento para el traspaso de información de un ordenador a otro
(disquetes de 3 ½”, ZIP). Con la aparición de las memorias flash están en desuso.
Discos ópticos: son discos circulares en los cuales la información se codifica (se almacena) haciendo unos
surcos microscópicos con un láser sobre una de las superficies planas que lo componen, que suele ser de
aluminio.
• CD-ROM, CDR, CDRW.
• DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW Información buscada en Internet (capacidades, standares…)
• HD DVD Y Blue-Ray
Discos magnéticos- ópticos: es un sistema combinado que graba la información de forma magnética bajo
la incidencia de un rayo láser, y la reproduce por medios ópticos (cintas de backup-copias de seguridad-).
Memoria Flash: Estas memorias están basadas en celdas (transistores) que contienen los electrones (0 y
1) que almacenan la información.
Dispositivos de Salida (monitores)
Permiten la visualización de la información procesada de manera legible para el usuario. Datos a saber a
lo hora de elegir un monitor o pantalla.
• Píxel: Unidad mínima representable en un monitor. Cada punto de la pantalla es un píxel y cada
píxel es, en realidad, un conjunto de tres subpíxeles; uno rojo, uno verde y uno azul (RGB).
• Tamaño de punto o (dot pitch): El tamaño de punto es el espacio entre dos pixeles. Es un
parámetro que mide la nitidez de la imagen. Los tamaños de punto más pequeños producen
imágenes más uniformes. Lo mínimo exigible en este momento es que sea de 0,21.
• Resolución máxima: es la resolución máxima (y única en el caso de los LCD) que es capaz de
representar el monitor; está relacionada con el tamaño de la pantalla y el tamaño del punto.
• Tamaño de la pantalla: Es la distancia en diagonal de un vértice de la pantalla al opuesto, que
puede ser distinto del área visible.
• Ancho de banda: Frecuencia máxima que es capaz de soportar el monitor
• Hz o frecuencia de refresco: son 2 valores entre los cuales el monitor es capaz de mostrar
imágenes estables en la pantalla.
• Tipo de monitor: Tubo de Rayos Catódicos (CRT), Cristal Liquido Display (LCD), Plasma, Transistor
de Película Fina (TFT) y diodo orgánico de emisión de luz (OLED).
Cada color primario (RGB) se codifica con un byte (8 bits). La intensidad de cada una de las componentes
se mide según una escala que va del 0 al 255. Rojo (255,0,0), Verde (0,255,0), Azul (0,0,255). Practicar
cambiando colores en la paleta de Paint, Word…. Leer y comprender Codificación hexadecimal del color
para el uso en lenguajes de programación.
CRT: Rayo de electrones contra la pantalla compuesta de un material fosforescente se ilumina formando
la imagen.
LCD: Millones de celdas de cristal liquido, que se polariza y permite el paso de determinados rayos
formando la imagen (calculadoras, portátiles…)
Plasma: Compuesto de un gas en cada unos de los pixeles estos adquieren el color y brillo necesario para
formar la imagen.
TFT: Matriz de millones de pixeles, en el que cada uno es un transistor, que actúa de forma independiente
con su color brillo, tono…
OLED: diodo orgánico de emisión de luz, es un diodo que se basa en una capa electroluminiscente
formada por una película de componentes orgánicos que reaccionan, a una determinada estimulación
eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos. La degradación de los materiales OLED han limitado
su uso por el momento.
Hardware: conjunto de dispositivos físicos que integran el ordenador.
Software: conjunto de instrucciones que dirigen a los distintos componentes del ordenador, para la
realización de tareas.
Arquitectura básica
CPU: Unidad Central de Proceso (procesar datos)
Memoria: Almacena la información que se está procesando y los resultados (ROM y RAM)
Placa Base: plataforma donde se conectan directamente o a través de ranuras de expansión los
componentes del ordenador.
Periféricos de entrada/salida: permiten el intercambio de datos o información con el exterior.
Dispositivos de Almacenamiento: guardan la información de forma permanente.
Todos estos dispositivos están interconectados para llevar la información de unos a otros a través de los
buses. Constituido por un elevado número de líneas metálicas por donde circula la información.
Dependiendo del número de líneas a sí será la arquitectura del ordenador (8, 16, 32, 64), el número de
bits que puede transferir a la vez (ancho de bus)
(CPU) El microprocesador, también denominado procesador o simplemente micro, es el núcleo del
ordenador. Físicamente es un circuito integrado o chip situado sobre una pequeña placa de silicio que
contiene millones de transistores. Este elemento es el encargado de tomar la información que recibe del
usuario, efectuar los procesos necesarios para gestionar dicha información y enviar el resultado al destino
que se le indicó.
UC: Se encarga de recibir y ejecutar las instrucciones que el usuario introduce en el ordenador.
Gestiona, directamente a la ALU, e indirectamente, al resto de componentes del equipo.
ALU: Se encarga de realizar operaciones matemáticas específicas (sumas, multiplicaciones,
división, etc.) que le indica la UC.
UC y ALU están conectadas entre sí mediante de un conjunto conexiones conocidas como buses.
Chipset: Conjunto de chips situados en la placa base, se encargan de la tarea de gestión de los periféricos
externos (a través de los puertos de comunicación y ranuras de expansión) y del control de la
transferencia de datos entre la CPU y la memoria.
Determina el modelo de CPU (Intel, AMD, Cyrix…)
Reloj: indica la velocidad a la que un ordenador realiza sus operaciones más básicas, como sumar dos
números o transferir el valor de un registro a otro. Se mide en ciclos por segundo (hercios). Es la
frecuencia de la señal de reloj que, enviada a todos los dispositivos, sincroniza la operación de los mismos.
Memoria: dispositivos y medios de almacenamiento que retienen datos informáticos durante algún
intervalo de tiempo.
Memorias
RAM ( Random Access Memory – memoria de acceso aleatorio) : su función es tener preparada las
instrucciones y datos para que la CPU las procese y almacenar temporalmente los resultados de estas.
Tecnologías de memoria RAM
La tecnología de memoria actual usa una señal de sincronización para realizar las funciones de lectoescritura
de manera que siempre esta sincronizada con un reloj del bus de memoria (en la actualidad
(2009) alcanzaron los 1333 Mhz).
• SDRAM (Single Data Rate Synchronous Dynamic RAM)
Memoria síncrona, con tiempos de acceso de entre 25 y 10 ns y que se presentan en módulos
DIMM de 168 contactos. Fue utilizada en los Pentium II y en los Pentium III, así como en los AMD
K6, AMD Athlon K7 y Duron.
• DDR SDRAM (Double Data Rate SDRAM)
Memoria síncrona, envía los datos dos veces por cada ciclo de reloj. De este modo trabaja al doble
de velocidad del bus del sistema, sin necesidad de aumentar la frecuencia de reloj. Se presenta en
módulos DIMM de 184 contactos.
• DDR 2 SDRAM
Las memorias DDR 2 son una mejora de las memorias DDR (Double Data Rate), que permiten que
los búferes de entrada/salida trabajen al doble de la frecuencia del núcleo, permitiendo que
durante cada ciclo de reloj se realicen cuatro transferencias. Se presentan en módulos DIMM de
240 contactos.
• DDR 3 SDRAM
Considerado el sucesor de la actual memoria estándar DDR 2, DDR 3 promete proporcionar
significantes mejoras en el rendimiento en niveles de bajo voltaje, lo que lleva consigo una
disminución del gasto global de consumo. Los módulos DIMM DDR 3 tienen 240 pines, el mismo
número que DDR 2; sin embargo, los DIMMs son físicamente incompatibles, debido a una ubicación
diferente de la muesca.
• RDRAM (Rambus DRAM)
Memoria de gama alta basada en un protocolo propietario creado por la empresa Rambus. El
mercado se decanta por la memoria DDR de uso libre, excepto algunos servidores de grandes
prestaciones y la consola PlayStation 3. Se presenta en módulos RIMM de 184 contactos.
ROM ( Read Only Memory – memoria de solo lectura ): no se puede modificar -al menos no de
manera rápida o fácil- y se utiliza principalmente para contener el firmware (software específico ligado al
hardware)
• ROM – BIOS: Contiene información del fabricante, que no desaparece al apagar el ordenador.
Imprescindible para el arranque del ordenador ya que contiene instrucciones para el chequeo
inicial, además de datos técnicos de los componentes más elementales conectados al sistema. En el
arranque la BIOS chequea: la CPU, el bus del sistema, el reloj, la memoria, el teclado y unidades de
Disco
La información obtenida la compara con la RAM – CMOS que almacena parte de la
información del sistema (fecha y hora, contraseña de sistema), esta al ser memoria RAM es volátil y
necesita de una pila para mantener siempre la información. Las últimas BIOS son EEPROM
(Electrically Erasable and Programmable Read Only Memory.
Memoria CACHÉ: memoria RAM almacenamiento de alta velocidad. Se divide en dos tipos caché externa
o de segundo nivel (L2), situada en la placa base y la cache interna o de primer nivel (L1), situada en el
interior del micro y es de acceso ultrarrápido.
Memoria VIRTUAL : también llamada SWAP. Este archivo SWAP seria una extensión de la memoria RAM
de nuestro ordenador, ya que cuando se agote la memoria RAM “real” el sistema comenzara a usar esta
memoria “virtual”. O cupa espacio del disco para hacerlo. Si llega se a superar esta memoria virtual la
capacidad del disco se cuelga el PC.
Tarjetas de expansión
Aquellas que no están integradas en la placa base y son necesarias para añadir funciones al equipo (VGA,
Sonido, Módem, red, capturadora de TV, extensión de más puertos…).
Hay varios tipos de zócalo para “pinchar” tarjetas:
ISA: antiguo, a 16 bits
PCI: Zócalo más corto y más rapidez de transferencia. En el tiempo de arranque del sistema, las tarjetas
PCI y el BIOS interactúan y negocian los recursos solicitados (Plug & Play). Ancho de bus: 32 y 64 bit.
Hay
variantes de zócalo como el PCIX y PCI-Express.
AGP: Puerto de Gráficos Avanzado de 32 bit (tarjetas de video VGA)
Conectores y puertos de comunicación
Conectores internos: situados en la placa base para conectar los dispositivos internos (Disco duro, DVD,
ventiladores, alimentación).
Conectores externos o puertos de comunicación: conjunto de conectores que asumen a distintos
dispositivos externos, los más frecuentes son PS2 (teclado/ratón), serie, paralelo, USB, Firewire,
infrarrojos…
Serie: Transfieren la información de forma lenta (en serie de bit en bit), son los llamados COM1,
COM2…
Paralelo: más rápido que el serie transmite de byte en byte, son llamados LPT1, LPT2…
USB: gran velocidad de transferencia, hasta 127 dispositivos en cadena. Permite conectar y
desconectar sin necesidad de apagar los equipos.
• USB 1. Tasa de transferencia 1,5Mbps
• USB 1.1 tasa de transferencia 12Mbps
• USB 2 tasa de transferencia 480Mbps
FireWire (IEEE 1394): Similar al USB2 con distinto conector fabricado por Apple y se suele utilizar
para transferir video. La tasa de transferencia es de 480Mbps.
Puertos infrarrojos (IrDA): Permite conectar dispositivos sin necesidad de cables, la tasa de
transferencia es algo menor que USB2 y firewire llegando hasta los 480 Mbps como máximo. Se
suele usar en dispositivos de bolsillo, PDA, móviles…
Dispositivos de Almacenamiento
Dependiendo de la tecnología que se utilice para grabar se pueden dividir en: magnéticos (la información
se graba por polarización de un material magnético), ópticos (utilizan tecnología óptica para grabar la
información en forma digital), magnético-ópticos (combinan ambas tecnologías) y memorias flash (utilizan
chip de memoria).
Discos magnéticos: Almacena los bytes en una superficie de naturaleza magnética y emplea un sistema
de grabación magnética digital; antes ha de ser preparado (formateado), para almacenar archivos en uno
o varios sectores de pistas circulares.
• Disco duro ( hard disk drive) es un dispositivo de almacenamiento no volátil, que conserva la
información aun con la pérdida de energía, es donde en la mayoría de los casos se encuentra
almacenado el sistema operativo del ordenador.
• Disco Flexible. Almacenamiento para el traspaso de información de un ordenador a otro
(disquetes de 3 ½”, ZIP). Con la aparición de las memorias flash están en desuso.
Discos ópticos: son discos circulares en los cuales la información se codifica (se almacena) haciendo unos
surcos microscópicos con un láser sobre una de las superficies planas que lo componen, que suele ser de
aluminio.
• CD-ROM, CDR, CDRW.
• DVD-ROM, DVD-R, DVD-RW Información buscada en Internet (capacidades, standares…)
• HD DVD Y Blue-Ray
Discos magnéticos- ópticos: es un sistema combinado que graba la información de forma magnética bajo
la incidencia de un rayo láser, y la reproduce por medios ópticos (cintas de backup-copias de seguridad-).
Memoria Flash: Estas memorias están basadas en celdas (transistores) que contienen los electrones (0 y
1) que almacenan la información.
Dispositivos de Salida (monitores)
Permiten la visualización de la información procesada de manera legible para el usuario. Datos a saber a
lo hora de elegir un monitor o pantalla.
• Píxel: Unidad mínima representable en un monitor. Cada punto de la pantalla es un píxel y cada
píxel es, en realidad, un conjunto de tres subpíxeles; uno rojo, uno verde y uno azul (RGB).
• Tamaño de punto o (dot pitch): El tamaño de punto es el espacio entre dos pixeles. Es un
parámetro que mide la nitidez de la imagen. Los tamaños de punto más pequeños producen
imágenes más uniformes. Lo mínimo exigible en este momento es que sea de 0,21.
• Resolución máxima: es la resolución máxima (y única en el caso de los LCD) que es capaz de
representar el monitor; está relacionada con el tamaño de la pantalla y el tamaño del punto.
• Tamaño de la pantalla: Es la distancia en diagonal de un vértice de la pantalla al opuesto, que
puede ser distinto del área visible.
• Ancho de banda: Frecuencia máxima que es capaz de soportar el monitor
• Hz o frecuencia de refresco: son 2 valores entre los cuales el monitor es capaz de mostrar
imágenes estables en la pantalla.
• Tipo de monitor: Tubo de Rayos Catódicos (CRT), Cristal Liquido Display (LCD), Plasma, Transistor
de Película Fina (TFT) y diodo orgánico de emisión de luz (OLED).
Cada color primario (RGB) se codifica con un byte (8 bits). La intensidad de cada una de las componentes
se mide según una escala que va del 0 al 255. Rojo (255,0,0), Verde (0,255,0), Azul (0,0,255). Practicar
cambiando colores en la paleta de Paint, Word…. Leer y comprender Codificación hexadecimal del color
para el uso en lenguajes de programación.
CRT: Rayo de electrones contra la pantalla compuesta de un material fosforescente se ilumina formando
la imagen.
LCD: Millones de celdas de cristal liquido, que se polariza y permite el paso de determinados rayos
formando la imagen (calculadoras, portátiles…)
Plasma: Compuesto de un gas en cada unos de los pixeles estos adquieren el color y brillo necesario para
formar la imagen.
TFT: Matriz de millones de pixeles, en el que cada uno es un transistor, que actúa de forma independiente
con su color brillo, tono…
OLED: diodo orgánico de emisión de luz, es un diodo que se basa en una capa electroluminiscente
formada por una película de componentes orgánicos que reaccionan, a una determinada estimulación
eléctrica, generando y emitiendo luz por sí mismos. La degradación de los materiales OLED han limitado
su uso por el momento.