Como es la arquitectura de un computador

En esta publicación hablaré como es la arquitectura de un computador. Seguro algunos de ustedes se han preguntado como es un computador, pues aquí está la respuesta.

La arquitectura del computador se refiere a la forma como están distribuidos los componentes de un computador. Un computador consta de los siguientes componentes, tal como se muestra en el diagrama mostrado abajo:

• Microprocesador
• Chipset
• Memoria
• Dispositivos de entrada y salida
• Dispositivos de almacenamiento
• Ranuras de expansión
• Buses 

En la siguiente figura se muestra como está conformado un computador con los componentes antes nombrados.

Vamos a explicar cada uno de estos componentes.

Microprocesador

De este componente hablé en una publicación anterior. Un microprocesador un circuito integrado que se encarga de interpretar y ejecutar las diferentes instrucciones recibidas en el computador, así como de coordinar los diferentes periféricos conectados a este. Un microprocesador consta de las siguientes partes, tal como se muestra en el diagrama:

ü  Unidad de Control: Se encarga de interpretar y ejecutar las instrucciones recibidas, las cuales están almacenadas en la memoria. Dichas instrucciones permiten efectuar una tarea determinada.

ü  Unidad Aritmética - Lógica (ALU): Se encarga de realizar operaciones aritméticas y lógicas, de acuerdo a las instrucciones recibidas de la Unidad de Control.

ü  Registros: Es en donde se detallan las distintas instrucciones y se almacenan temporalmente los resultados intermedios de las operaciones realizadas. Existen varios tipos de registros que son los siguientes.

o    Registro Contador: Indica la instrucción en proceso.

o    Registro de Instrucción: indica cual instrucción se está ejecutando en un momento dado.

o    Registro Acumulador: Es en donde se guardan los resultados intermedios de las operaciones aritméticas y lógicas.

o    Registro de Estado: Guarda distintos tipos de avisos, como en el caso de hacer una operación, tiene que quedar constancia de si el resultado fue cero, positivo o negativo o cuando se produce un desbordamiento, es decir, cuando el tamaño del resultado de una operación es mayor que el lugar donde debe guardarse.

ü  Memoria Cache: Es un espacio de memoria dentro del procesador donde se almacenan datos de uso frecuente, con el fin que el acceso a estos sea de forma rápida. Los tipos de memoria cache son:

o    Nivel 1 (L1): Se encuentra ubicado en el núcleo del procesador.

o    Nivel 2 (L2): Se encuentra ubicado en la carcasa del procesador.

Un microprocesador puede tener varios núcleos, por lo que son llamados microprocesadores multinucleos, los cuales son varios microprocesadores en un mismo encapsulado. La idea de diseñar microprocesadores de este tipo fue debido a que mientras se aumentaba la frecuencia se disipaba más calor. Si se encapsulaban dos microprocesadores en un mismo circuito integrado y bajando la frecuencia en un 15 %, se reducía el consumo de energía y aumentaba la capacidad de procesamiento.

Chipset

Son los circuitos integrados que se encargan de interconectar distintos los componentes de una computadora: procesador, memorias, tarjetas de de expansión y periféricos de entrada y salida. Los circuitos integrados que forman un chipset son el puente norte (northbridge) y el puente sur (southbridge).

• Puente norte o northbridge: Es el que interconecta el microprocesador con la memoria principal (RAM) y las ranuras de expansión PCI-Express y AGP.
• Puente sur o southbridge: Es el que interconecta los distintos dispositivos de entrada y salida como teclado, monitor, mouse, ranuras de expansión PCI, puertos de red y USB, asi como los dispositivos de almacenamiento como los discos duros y las unidades de CD-ROM y DVD. El puente sur no se conecta directamente al microprocesador, sino que lo hace a través del puente norte.

 Memoria

Esta encargada de almacenar toda la información que el computador esta usando, como las instrucciones de los programas, que son leídos a medida que estos se ejecutan. De la memoria la Unidad de Control del microprocesador extrae la información que necesita para ejecutar las instrucciones, y deposita los datos que se generan al ejecutar el programa. Existen diferentes tipos de memoria, entre las cuales se encuentran las siguientes:

• RAM: Es la memoria principal del computador. RAM son las siglas en ingles de Random Access Memory que significa que significa Memoria de Acceso Aleatorio y es de tipo escritura y lectura, es decir se puede escribir datos en ella y modificarlos. Es utilizada por el microprocesador para almacenar temporalmente datos o instrucciones y solo se mantiene mientras el computador está encendido. La memoria RAM viene en forma de chip

·         ROM: Son las siglas en ingles de Read Only Memory que significa Memoria de Solo Lectura, es permanente y no se afecta por el encendido o apagado del computador. Generalmente está ubicada en los chips de la ROM BIOS que es donde se almacenan las instrucciones que le permite al computador iniciarse y cargar (poner en memoria RAM) el sistema operativo.

Dispositivos de Entrada y Salida

Son aquellos a través de los cuales el computador se comunica con el exterior,  y mediante los cuales se ingresan las instrucciones y los datos correspondientes de los programas a ejecutar y nos da los resultados de estos. Entre estos dispositivos se encuentran los siguientes:

• Teclado
• Mouse
• Monitor
• Impresora
• Altavoces

Cada uno de estos dispositivos tiene su puerto correspondiente en el computador, aunque últimamente tanto el mouse como la impresora y el teclado usan los puertos USB.

Dispositivos de Almacenamiento

Son los que están destinados a guardar datos e información en la computadora. Estos dispositivos son:

• Disco duro
• DVD, CD-ROM, Blu-Ray
• Pendrive
• Disquete (en desuso)

Ranuras de Expansión

Son unas ranuras de plástico con conectores eléctricos que permite conectar una tarjeta adicional o de expansión, a la cual se conecta algún dispositivo adicional, o colocar un nuevo puerto o expandir los ya existentes como es el caso de las tarjetas de red y de puertos USB. Las ranuras de expansión actualmente usadas son:

• PCI (Peripheral Components Interconect): En este tipo de ranura se conectan los distintos tipos de tarjeta como de sonido, de red y de puertos USB.
• PCI-Express: son usados para conectar tarjetas de video
• AGP: También usados para conectar tarjetas de video, aunque están siendo sustituidos por las ranuras PCI-Express.

Asimismo, las diversas partes del computador se comunican a través de conexiones físicas llamadas buses, los cuales se clasifican de la siguiente manera:

• Bus de dirección: Permite al microprocesador leer o escribir datos en la memoria durante la ejecución de algún programa.
• Bus de datos: Mueve los datos entre los dispositivos de entrada, de salida y de almacenamiento.
• Bus de control: transporta señales de estado de las operaciones efectuadas por la Unidad de Control del microprocesador  con las demás unidades del computador.

Bueno eso solo ha sido un resumen de lo que es la arquitectura de un computador, pero se que les puede servir de algo. Recuerden si hay algo que no entienden o quieren hacer alguna sugerencia, pueden expresarlo a través de un comentario.