Componentes Esenciales de un Ordenador: CPU, Memoria RAM, Periféricos y Buses

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El circuito integrado que actúa como el cerebro del ordenador es la **CPU** (Unidad Central de Procesamiento). Controla y coordina las operaciones del sistema. La CPU extrae las instrucciones, guardadas en la RAM, de los programas y las ejecuta.
El núcleo del procesador utiliza 3 componentes para realizar su función: los registros, la unidad aritmético-lógica y la unidad de control.

Unidad Aritmético-Lógica (ALU)

Es un circuito que realiza las operaciones básicas del ordenador:
  • Operaciones aritméticas: +, -, x, /
  • Operaciones lógicas: funciones lógicas (NOT, OR, AND y XOR) y comparaciones (=, >, <, etc.).
La ALU posee un circuito operacional que realiza las operaciones aritmético-lógicas y elementos denominados registros, donde guarda los datos de entrada.

Unidad de Control (UC)

Dirige a todo el sistema y se encarga de leer y de ejecutar los programas. Consta de los siguientes elementos:
  • El reloj: marca el ritmo de la ejecución de las instrucciones de los programas. Puede estar en la placa base.
  • Circuito de control (CC): interpreta la instrucción y genera las señales necesarias para su ejecución.
  • Registro de instrucción (RI): almacena la instrucción del programa que se está ejecutando.
  • Registro contador del programa (PC): tiene almacenada la dirección de la RAM donde está guardada la siguiente instrucción a ejecutar.

Tipos de Procesadores

  • Procesador monotarea: solo puede realizar un proceso, hasta que no lo finaliza no puede ejecutar la siguiente.
  • Procesador multitarea: es capaz de alternar varios procesos. Asigna a cada proceso pequeños tiempos (milisegundos), que alterna. El usuario no aprecia esta alternancia.
  • Procesador multinúcleo: contiene varios núcleos, cada uno ejecuta un proceso por separado o dividen la ejecución de uno entre ellos. Existen placas base que poseen varios zócalos para conectar varios procesadores.

Memoria Caché

Es una memoria intermedia entre el procesador y la memoria RAM. Según donde esté ubicada se denomina:
  • Nivel 1 (L1): está en el núcleo y tiene su misma velocidad.
  • Nivel 2 (L2): está en el procesador, es más lenta pero de mayor capacidad.
  • Nivel 3 (L3): está en la placa base y tiene más capacidad.

Otros Elementos Integrados en el Procesador

  • Controlador de memoria: se encarga de la comunicación procesador-RAM.
  • Controlador PCI Express: se encarga de la comunicación procesador-tarjeta gráfica.
  • Controlador bus: se encarga de la comunicación procesador-periféricos.
  • Tarjeta gráfica: se puede integrar reduciendo el coste y el consumo, pero su rendimiento es inferior a las tradicionales.

Memoria RAM

En ella se almacenan los datos e instrucciones de los programas que el procesador está utilizando. Se conecta en los SIMMs de la placa base.
En ella se almacenan los programas cuando se ejecutan.
  • Es una memoria volátil: los datos se borran cuando no tiene alimentación eléctrica.
  • Es una memoria de acceso aleatorio: tarda el mismo tiempo para leer cualquier dato (byte) almacenado en ella.
  • Está formada por chips que se montan sobre módulos de memoria (tarjeta). Su tamaño y el número de pines determina su factor de forma. La más utilizada es la DIMM y en los portátiles es la SODIMM.
  • Su capacidad determina la potencia del ordenador, se mide en GBytes.

Canales de Memoria

El doble canal es una tecnología que habilita 2 canales paralelos de transmisión de datos entre el controlador de la memoria y la RAM. Las memorias deben ser de iguales características y fabricante, y estar colocadas en los SIMMs del mismo color. El triple canal es igual que el doble canal pero triplica la velocidad.

DDR3

ROM-BIOS

En ella se guardan las instrucciones básicas para que el ordenador arranque y guarda la configuración del sistema. Para acceder al interfaz de la BIOS hay que pulsar, según el tipo de equipo, una combinación de teclas durante el arranque del ordenador, las más comunes son F2, F1, DEL y SUPR.

Buses de Comunicación

Es el conjunto de cables que transporta información (bits 1 y 0) de un dispositivo a otro del ordenador. La velocidad de transmisión depende del reloj de la placa base y se mide en MHz y GHz. Dependiendo de la información que se transporta por ellos, existen 3 tipos de buses:
  • Bus de datos: transmiten los datos e instrucciones introducidas por el usuario y por los programas.
  • Bus de direcciones: transmiten la dirección física a la que deben llegar los datos transmitidos por el bus de datos.
  • Bus de control: transmiten las señales de control que permite al procesador coordinar las operaciones y conocer el estado de los dispositivos.

Monitores

  • Monitor CRT: se encuentra en desuso. Está formado por un tubo de rayos catódicos que lanza un haz de electrones que iluminan puntos de fósforo de colores que posee la pantalla.
  • Monitor TFT: es un monitor plano que genera los puntos mediante fototransistores.
  • Monitor LCD: está formado por unas moléculas de cristal con un filtro polarizado que proporciona los colores básicos, en función de la señal eléctrica recibida. Con esta denominación se hace referencia a una retroiluminación por tubos fluorescentes.
  • Monitor LED: son monitores LCD con retroiluminación con diodos LED (emisores de luz), con ello se consiguen monitores más delgados.
  • Monitor OLED: se utilizan materiales de origen orgánico (carbono) que se iluminan al pasar una corriente eléctrica por ellos. Es decir, ya no es necesario tener una lámina posterior que ilumine toda la pantalla. Estamos ante materiales electrofluorescentes. Son monitores mucho más delgados.
  • Pantallas táctiles: es un periférico de entrada y salida. Aparte de mostrarnos la información también tiene las mismas funciones que el ratón. Existen 2 tecnologías ampliamente usadas: resistivas (antiguas y poco precisas) y capacitivas (más modernas).

Periféricos

Son los diferentes componentes que se conectan al ordenador y que permiten la comunicación usuario-ordenador y ordenador-usuario.

Periféricos de Entrada

Son aquellos que permiten al usuario introducir datos, comandos o programas al ordenador:
  • Teclado: permite introducir caracteres alfanuméricos, movimiento, órdenes de edición y funciones directas programadas en cada programa.
  • Ratón: con su movimiento permite el desplazamiento del puntero por la pantalla, con su rueda desplazamientos verticales rápidos, y a través de sus botones se puede marcar, seleccionar objetos de la pantalla y ejecutar e introducir órdenes.
  • Escáner: permiten digitalizar documentos impresos en un soporte de papel, guardando como formato de imagen. Si dispone de tecnología OCR, permite digitalizar texto editable.
  • Micrófono: convierte en señales eléctricas el sonido que captura, estas señales llegan a la tarjeta de sonido que las transforma en señales digitales.
  • Cámara digital y web-cam: digitalizan imágenes.

Puertos

  • Puertos PS/2: sirven exclusivamente para la conexión de un teclado o un ratón. El teclado se conecta en el de color morado y el ratón en el de color verde. Tienden a desaparecer ya que los teclados y ratones actuales se conectan en los USB, por ello en algunas placas bases están apareciendo PS/2 mixtos.
  • Puertos USB (Universal Serie Bus): se ha convertido en el puerto donde se pueden conectar prácticamente todos los periféricos. Transmite datos y corriente de alimentación. Existe el USB2 y el USB3 que tienen una mayor velocidad de transmisión de datos.
  • Puertos audio (jack): en ellos se conectan los periféricos de audio. Se dispone como mínimo de 3 puertos:
    • Color azul: puerto de entrada o salida configurable, en él se puede conectar una fuente externa o un amplificador de sonido.
    • Color verde: puerto de salida, en él se conectan los altavoces o auriculares.
    • Color rosa: puerto de entrada, en él se conecta el micrófono.
  • Puerto FireWire: estándar IEEE 1394, diseñado por Apple. Tiene las mismas funciones que el USB pero se emplea fundamentalmente para periféricos de audio y video digital.
  • Puerto VGA: es un puerto analógico de salida de 15 pines en 3 filas. En él se conecta el monitor.
  • Puerto DVI: puerto de salida digital comprimida al monitor.
  • Puerto HDMI: puerto de video y audio digital de alta definición sin compresión (19 pines en 2 filas).
  • Puerto S-Video: puerto de salida de video analógica. En él se conecta un televisor.
  • Puerto Ethernet: permite conectar el ordenador a una red.
  • Puerto serie (COM): tienen 9 pines en 2 filas, se encuentra en desuso. Envía la información bit a bit.
  • Puerto paralelo (LPT): tiene 25 pines en 2 filas, se encuentra en desuso. Envía la información en paquetes de 8 o 16 bits.
  • Puerto MIDI: también se denomina puerto de juegos, tiene 15 pines en 2 filas. Se encuentra en desuso.