El Ordenador: Elemento Clave de las TIC
Si hay un elemento que define el ámbito de las TIC, es el ordenador. Por eso, es fundamental comprender sus componentes.
¿Qué es un Ordenador?
El ordenador es una máquina electrónica capaz de almacenar información y procesarla automáticamente mediante operaciones matemáticas y lógicas controladas por programas informáticos. Un programa informático es una secuencia de instrucciones escritas para realizar una tarea específica en un ordenador.
Hardware y Software: Los Dos Pilares
Un ordenador se compone de dos elementos principales:
a) Hardware
El hardware es el conjunto de dispositivos físicos interconectados que conforman el ordenador. Es la parte física y tangible, como la torre, el monitor, el teclado, etc.
b) Software
El software es el conjunto de programas que hacen funcionar el hardware y permiten realizar tareas. Es la parte lógica del ordenador, como el sistema operativo (Windows, Linux, macOS), las aplicaciones, etc.
Sistemas Informáticos: Propietarios vs. Libres
Un sistema informático es el conjunto de elementos físicos (hardware), lógicos (software) y humanos necesarios para capturar, almacenar y procesar información. Incluye las máquinas (ordenadores, periféricos, redes), las aplicaciones (programas) y el personal técnico que crea, mantiene y utiliza el sistema.
Sistemas Propietarios
Los sistemas propietarios utilizan software propietario, lo que limita al usuario en su uso, modificación o redistribución.
Ventajas de los Sistemas Propietarios:
- Mayor compatibilidad y soporte para diversos tipos de hardware.
- Mejor acabado en la mayoría de las aplicaciones.
- Las aplicaciones líderes suelen estar en sistemas propietarios.
- Menor necesidad de técnicos especializados.
Sistemas Libres
Los sistemas libres utilizan software libre, que puede ser distribuido, modificado, copiado y usado sin restricciones de copyright. Ejemplos: Linux, Ubuntu, Guadalinex, Chrome OS, FreeDOS.
Unidades de Información: Bit y Byte
Bit (Dígito Binario)
El bit es la unidad más pequeña de información en un ordenador. Se corresponde con un dígito binario (0 o 1). Por ejemplo, el número 150 en decimal equivale a 10010110 en binario, que tiene 8 bits.
Byte (8 Bits)
El byte es un conjunto de 8 bits que representa un carácter (letras, números, símbolos). Cada carácter tiene un código binario, formando el código de caracteres.
Arquitectura de Ordenadores: Cómo se Interconectan los Componentes
La arquitectura de ordenadores define cómo se conectan los componentes de hardware para crear ordenadores según requisitos de funcionalidad, rendimiento y costo.
a) Arquitectura Von Neumann o Princeton
Propuesta en 1945 por John von Neumann, esta arquitectura se basa en una unidad de procesamiento (CPU) con una unidad aritmético-lógica (ALU) y una unidad de control. También incluye una memoria para datos e instrucciones, un único bus de comunicación, almacenamiento masivo externo y dispositivos de entrada/salida.
b) Arquitectura Harvard
Más moderna, la arquitectura Harvard también tiene una CPU con ALU y unidad de control. Sin embargo, utiliza dos memorias separadas (una para datos y otra para instrucciones), cada una con su propio bus de comunicación, lo que elimina el cuello de botella de la arquitectura Von Neumann. También incluye almacenamiento masivo externo y dispositivos de entrada/salida.
c) Otros Tipos de Arquitectura
Existen otras arquitecturas menos comunes, como ARM, Pipeline y SOA (orientada a servicios).
Placa Base: El Corazón del Ordenador
La placa base (motherboard o mainboard) es la tarjeta de circuitos que conecta el procesador (CPU), la memoria, la BIOS, las ranuras de expansión y otros componentes. Para funcionar, la placa base utiliza un software básico llamado BIOS.
Componentes Fundamentales de la Placa Base:
a) Chipset
El chipset es un pequeño microchip que conecta el procesador con la memoria y los periféricos. Controla funciones como la cantidad máxima de memoria instalable, los dispositivos integrados, el número de ranuras de expansión, los puertos USB, etc.
b) Memoria CMOS
La memoria CMOS es una memoria RAM que almacena la fecha, la hora y otros datos básicos de configuración del hardware. Una pila le proporciona corriente para evitar que estos datos se borren al apagar el ordenador. Se puede modificar mediante el programa Setup.
c) BIOS
La BIOS es una memoria ROM (Read Only Memory) que no se borra al apagar el ordenador. Contiene instrucciones básicas (firmware) para comprobar el estado de los componentes, arrancar el hardware y cargar el sistema operativo. Durante el arranque, la BIOS lee los datos de la memoria CMOS y verifica el hardware. Si todo está bien, busca y carga el sistema operativo.
CPU: El Cerebro del Ordenador
La CPU (Unidad Central de Proceso) interpreta y ejecuta las instrucciones de los programas. También realiza cálculos y controla el funcionamiento del resto de componentes. Se le llama procesador o microprocesador. Su velocidad se mide en Hz.
Componentes de la CPU:
- Unidad de control (UC)
- Unidad aritmético-lógica (ALU)
- Reloj (emite impulsos eléctricos para sincronizar el sistema)
ALU (Unidad Aritmético-Lógica)
La ALU realiza operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación, división) y lógicas (comparaciones y operaciones booleanas).
UC (Unidad de Control)
La UC dirige y coordina todos los elementos del ordenador y la ejecución de las instrucciones. Interpreta las instrucciones y activa los componentes necesarios para ejecutarlas.
Memoria Principal: RAM
La memoria principal, también llamada memoria central, es una memoria RAM (Random Access Memory). Permite leer y escribir datos, es volátil (se borra al apagar el ordenador) y de acceso aleatorio (se puede acceder a cualquier dato directamente). Almacena los datos y las instrucciones de los programas que la CPU está ejecutando.
Tipos de Memoria RAM:
- SDR-SDRAM: Hasta 512 MB por módulo, 1 GB/s de transferencia.
- DDR-SDRAM: Hasta 2 GB por módulo.
- DDR2-SDRAM: Hasta 8 GB por módulo.
- DDR3-SDRAM: Hasta 16 GB por módulo.
- DDR4-SDRAM: Hasta 32 GB por módulo.
Memoria Secundaria: Almacenamiento Masivo
Las memorias secundarias, o memorias masivas, son dispositivos de almacenamiento que permiten leer y escribir datos. No son volátiles (conservan la información al apagar el ordenador) y son de acceso aleatorio. Almacenan datos y programas a largo plazo (programas, imágenes, audio, vídeo). Tienen mayor capacidad que la memoria principal, pero menor velocidad de transferencia.
Tipos de Memoria Secundaria:
a) Magnéticos
La información se graba por polarización magnética. El ejemplo más común es el disco duro.
Disco Duro
El disco duro, o disco fijo, es el dispositivo de almacenamiento masivo más común. Está dentro de una caja metálica sellada al vacío para evitar la entrada de polvo.
b) Ópticos
Utilizan tecnología láser para grabar información. Ejemplos: CD, DVD, Blu-ray. La grabación se realiza con un láser que quema la superficie del disco, creando hoyos (1) y valles (0). La diferencia entre los tipos está en la frecuencia del láser y la densidad de información.
c) Memorias Flash
Son memorias de semiconductor (chip) para almacenar y transferir datos. Se usan en dispositivos USB (pendrive), tarjetas de memoria, etc. Son una evolución de la memoria EEPROM, una memoria ROM programable y borrable electrónicamente. La memoria flash también es programable y borrable, y puede usarse como almacenamiento independiente.
d) Discos SSD
Los discos SSD (Solid-State Drive) utilizan memoria de semiconductores para almacenar información. Tienen dos zonas de memoria: una para guardar información y otra más pequeña que actúa como caché para acelerar el acceso. Son muy rápidos, no tienen partes móviles y consumen menos energía.