Generaciones de computadoras. El ordenador

Evolución histórica de los ordenadores. Terminología. Hardware y software. Numeración y codificación. Componentes

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1.HISTORIA DE LA INFORMATICA.GENERACIONES

Primera generación (1946-1958)

Se caracteriza por el uso de las válvulas de vacío. Su velocidad de proceso se mide en milisegundos (10-3); sus circuitos eran semejantes a los empleados entonces en la construcción de radios.

Si comparamos los ordenadores de la primera generación con los actuales, se podría decir que eran lentos, de gran tamaño, inflexibles, con necesidad de controles muy estrictos en cuanto al suministro de energía eléctrica y de aire acondicionado.

Comparados con los equipos electromecánicos tenían enormes ventajas: cuando era un gran volumen de datos el que debía procesarse en cortos periodos de tiempo, el ordenador de aquella primera generación representaba un gran avance sobre cualquier otro tipo de proceso de datos.

Ordenadores de la época: UNIVAC-I de la Sperry Rand, las series 600 y 700 de IBM y el EDVAC.

Segunda generación (1958-1965)

Hasta aquel momento el avance había sido relativamente lento debido a que los ordenadores no sólo eran caros, sino que exigían mucho espacio y abundancia de medios para diseñarlos y fabricarlos. La aparición del transistor, que es un dispositivo en estado sólido capaz de adoptar la forma de pequeños paralelepípedos, hizo cambiar la situación en gran medida.

El transistor surgió en los laboratorios de Bell Telephone en 1948, y se introdujo en los ordenadores en 1958. Las nuevas máquinas fueron más pequeñas y además aumentaron su velocidad de proceso (la velocidad se medía en microsegundos 10-6); sus circuitos eran más sencillos; las memorias se construían con ferrita, lo que permitía reducir el tamaño de la máquina y aumentar su rapidez y capacidad.

Con el ordenador de esta generación se desarrollaron también almacenamientos secundarios con grandes capacidades, impresoras de alta velocidad y, en general, dispositivos de alta velocidad de transmisión (cintas magnéticas).

Aparecieron técnicas matemáticas enfocadas a la resolución de problemas haciendo uso del ordenador y los métodos de recuperación de la información se innovaron. Por todo ello, alrededor del ordenador surgió una nueva ciencia: la Informática.

Ordenadores de la época: 1400 y 1700 de IBM, la 1107 de Sperry Rand y la 3500 de CDC.

Tercera generación (1965-1970)

La aparición de los circuitos integrados fue la revolución de los ordenadores. Los circuitos integrados son del tamaño de los transistores y contienen decenas o centenas de componentes elementales interconectados entre sí. Esto supuso reducir aún más el tamaño de los ordenadores, incrementando el tiempo medio de averías de la unidad central.

La velocidad de ejecución de las operaciones elementales pasó a medirse en nanosegundos (10-9); se desarrollaron dispositivos periféricos más efectivos y unidades de almacenamiento secundario de gran volumen con amplias facilidades de acceso (disco magnético); empezaron a usarse terminales remotas que posibilitaron consultar información instantáneamente desde dichos terminales, así como realizar transacciones.

Ordenadores de la época: Serie 360 de IBM, la Spectra 70 de RCA, la serie 600 de GE, la 200 de Honeywell, la UNIVAC 1108 y la 6600 de CDC.

Cuarta generación

Su desarrollo comenzó en 1971 y continúa hasta la fecha aprovechando los avances conseguidos por la microelectrónica. Los elementos principales de los ordenadores de esta generación son los microprocesadores, que son dispositivos de estado sólido, manufacturados sobre "chips" de silicio que contienen miles de transistores, resistencias y demás elementos de los circuitos electrónicos. Esta densidad de componentes hace que los microprocesadores pertenezcan también a la familia de los circuitos integrados.

Se emplean circuitos integrados de grandes velocidades y se utiliza el arseniuro de galio en lugar del silicio.

Ordenadores de la época: se mantienen los mismos lenguajes de programación y arquitecturas de la generación anterior (IBM 3081 o Fujitsu 380), pero la tecnología VLSI permite desarrollar máquinas como las LIPS.

Quinta generación

El proyecto de esta generación es el de producir ordenadores auténticamente inteligentes, sistemas a los que el usuario se puede dirigir en lenguaje natural y con los cuales se puede conversar.

Los lenguajes de esta generación, cuyo primer prototipo apareció en los 90, tienen las siguientes características:

- Nueva tecnología de fabricación, basadas posiblemente en materiales distintos al silicio.

- Se sustituyen los lenguajes de alto nivel: COBOL, FORTRAN, etc. por el PROLOG y LISP, que poseen más recursos lógicos.

- Nuevas arquitecturas distintas a la de Von Newmann.

- Nuevos métodos de Entrada/Salida: identificación de lenguaje oral, reconocimiento de formas y tratamiento de la información en lenguaje hablado.

  • Inteligencia Artificial: se investiga sobre los sistemas expertos que están dotados de conocimientos y normas para la resolución de problemas.

2.TERMINOLOGIA Y CONCEPTOS GENERALES

2.1.DEFINICION DE LA INFORMATICA

Ciencia del tratamiento de la información, considerada como soporte esencial de la sociedad y realizada mediante las máquinas automáticas llamadas computadoras u ordenadores.

La extensión de la informática a todas las esferas de la sociedad ha modificado sustancialmente su ámbito y contenido. De ser un conjunto de disciplinas técnicas orientadas al cálculo y procesamiento de ingentes masas de datos mediante calculadoras digitales, se ha convertido en la ciencia que regula y dirige los subsistemas de información que alimentan el funcionamiento de la sociedad global. Así, se ha impuesto la miniaturización y el PC ha desplazado al macroordenador de los grandes centros de cálculo. Esta revolución en el terreno del hardware, sólo podía realizarse precedida de una transformación radical del software. El perfeccionamiento de nuevos lenguajes capaces de programar algortimos de resolución de problemas cada vez más complejos, así como la integración de bibliotecas modulares, ha permitido el salto cualitativo hacia la inteligencia artificial y los sistemas expertos. Las aplicaciones de la informática se han diversificado a todos los campos de la vida social, abarcando desde la gestión de las empresas a la automatización de las industrias (robótica) y de las oficinas (ofimática), desde la investigación fundamental a la aplicada, del mundo de las comunicaciones (telemática) al urbanismo y el arte (CADCAM),etc.

2.2. DEFINICIÓN DE ORDENADOR.

Máquina que puede realizar automáticamente conjuntos de operaciones aritméticas y lógicas con fines científicos, administrativos o contables. Su característica básica es que pueden realizar operaciones simples a una gran velocidad. Como la sencillez de sus operaciones se contrarresta con la velocidad con que se ejecutan, el resultado es la realización de tareas complejas mediante su descomposición en operaciones simples, en un tiempo muy breve.

La tecnología informática afecta a todas las áreas de la vida moderna. Los ordenadores tienen muchos usos y cada día se desarrolla una nueva aplicación. Los campos más usuales de utilización de esta tecnología son: la industria, la medicina, el ocio, la educación, el arte y, por supuesto, los negocios. La rápida evolución de la Informática y de las Telecomunicaciones ha creado todo un nuevo horizonte de oportunidades para la actividad empresarial.

Pero el ordenador sólo es capaz de ejecutar procesos que se puedan expresar como composición de las operaciones simples que puede ejecutar. Además, para que realice estas operaciones, habrá que comunicarse con él mediante la codificación de instrucciones en un lenguaje comprensible para la máquina.

2.3.DEFINICIÓN DE HARDWARE.

Conjunto de medios físicos que deben estar organizados para la realización de un objetivo. El hardware de un ordenador está formado por dos partes: un sistema de proceso o Unidad Central y un Sistema de Entradas y Salidas. A su vez, la Unidad Central se compone de varios elementos: uno pasivo llamado Memoria Central y uno activo que recibe el nombre de Unidad Central de Proceso (CPU). La CPU está integrada por dos componentes principales: la Unidad Aritmética y Lógica (ALU) y la Unidad de Control (UC). Cada elemento efectúa una tarea específica en la ejecución de instrucciones.

1- La Unidad de Control: es la parte de la CPU que se encarga de desencadenar, dirigir y coordinar el conjunto de tareas simples que es necesario realizar para procesar la información según las instrucciones del programa en ejecución.

2- La Memoria Central: es la unidad de almacenamiento del programa y los datos en curso de ejecución. La información relacionada en el proceso es trasladada de la unidad de almacenamiento masivo a la memoria central, ya que la CPU solo puede operar con la información contenida en la memoria central.

3- La Unidad Aritmético y Lógica: es la unidad que se encarga de operar los datos conforme a las indicaciones de la unidad de control. Las operaciones que puede realizar son: aritméticas, lógicas, desplazamientos y rotaciones.

4- El Subsistema de Entradas y Salidas: propicia el intercambio de información entre la unidad central y los periféricos. Sirve de adaptador entre las lógicas de trabajo de la CPU y los periféricos, ya que éstas pueden no ser las mismas.

2.4. DEFINICIÓN DE SOFTWARE.

Término inglés formado por la palabra "soft" que significa "blando" o "inmaterial", y la palabra "ware" que no tiene un significado concreto en español. Se utiliza para identificar al conjunto de programas (secuencias organizadas de instrucciones) que hacen que funcione un sistema informático.

En un sentido más amplio, el termino software engloba todo lo que convierte al ordenador en una máquina capaz de obtener resultados.

En cualquier sistema existe siempre un grupo de herramientas o medios y una organización para que su funcionamiento consiga la realización de unos objetivos. En el ámbito de un sistema informático, los medios reciben el nombre de Hardware, y la organización que se utiliza para obtener un determinado resultado se denomina Software, en este caso software del sistema.

2.5. SISTEMAS DE NUMERACIÓN. CODIFICACIÓN DE LA INFORMACIÓN.

El sistema utilizado por los ordenadores es el sistema binario o de base 2.Es el sistema más sencillo pues sólo posee dos signos numéricos, 0 y 1. Se denomina también diádico.

Su representación se realiza conforme a las siguientes normas:

a) Para representar un número inferior a dos se emplea uno de los dos símbolos anteriores

b) El número dos está representado por 10

c) Un número cualquiera x superior a dos, se representa comparándolo con las potencias sucesivas de dos, teniendo en cuenta que éstas se escribirán con dos ceros, tres ceros, etc. Es decir:

2 = 10

22 = 100

23 = 1000

...

Se expresa tal y como se expone a continuación:

x = an · 2n + an-1 · 2n-1 + ... + a2 · 22 + a1 · 21 + a0

Así:

. el número 5 en binario será:

5 = 22 + 1 = 100 + 1 = 101

. el número 13 será:

13 = 23 + 22 + 1 = 1000 + 100 + 1 = 1101

Existe un procedimiento práctico para transcribir un número desde el sistema decimal al binario, que consiste en representar dicho número en una columna de forma que se divide por dos y se escribe el cociente de esta división debajo del número a transcribir mientras que el resto que será 0 ó 1 se inscribe frente a este número; esta operación se repite hasta obtener un cociente nulo y un resto igual a 1. Entonces, se lee de abajo arriba la columna de los restos para la expresión en binario del número elegido.

Así por ejemplo para transcribir 139 al sistema binario:

139 | 1

69 | 1

34 | 0

17 | 1

8 | 0

4 | 0

2 | 0

1 | 1

139 = 10001011

2.6. BIT, BYTE Y SUS MULTIPLOS.

Bit:

Término acuñado por el matemático norteamericano Shanon para designar la cantidad mínima de información. En informática se aplica a la cantidad mínima de memoria necesaria para obtener el valor 0 o 1 equivalente a la elección entre dos alternativas igualmente probables (par o impar, sí o no, etc.). La capacidad de un almacén o manejador de información se mide en bits. Por ejemplo, en el código ASCII, un conjunto de 7 bits como 1000111 representa la letra G.

Byte:

Unidad de información utilizada en los ordenadores electrónicos. Es una serie de bits que opera como una unidad. Generalmente está compuesto por 8 bits aunque en algunos sistemas se incorpora un noveno bit de control o de paridad, con el cual se detecta si existen fallos en el comportamiento de la memoria o en la transmisión de información a través de los buses. Un caracter puede ser representado como un byte de 6 bits y una instrucción como un byte de 8 bits.

Múltiplos:

1 KB= 2 bytes=1024 bytes 10 bytes

1MG= 2 bytes= 1048.576 bytes 10 bytes

1GB= 2 bytes= 1073741824 bytes 10 bytes

1TB= 2 bytes 10 bytes

2.7.DEFINICIÓN DE DATOS, INFORMACIÓN, INSTRUCCIONES Y PROGRAMAS.

DATOS:

Información elemental que sola o en conjunto con otros datos se transmite desde el emisor hasta el receptor mediante la utilización de un medio, a través de un soporte y normalizada según un código. Los datos pueden representarse por cifras si pertenecen a un código numérico o digital, o por letras si pertenecen a un código alfanumérico.

INFORMACIÓN: Elemento de conocimiento susceptible de ser representado mediante signos convencionales o símbolos, y conservado, tratado o comunicado por medios digitales: Internet ofrece gran cantidad de información a sus usuarios.

INSTRUCCIONES:

Conjunto de bits que consta de dos partes diferenciadas, el código de operación que indica qué tipo de operación debe ejecutarse y la parte de dirección que indica la dirección de los operandos con los que se desea trabajar y la dirección de los resultados.

Los tipos de instrucciones básicas son:

1. Instrucciones de inicio y fin: indican el comienzo y el final de programa.

2. Instrucciones de asignación: asignan un valor a una variable.

3. Instrucciones de lectura: desencadenan una operación de lectura de datos.

Se conocen también como "instrucciones de entrada".

4. Instrucciones de escritura: desencadenan una operación de escritura de datos.

Se conocen también como "instrucciones de salida".

El resultado de estas instrucciones se escribe en un dispositivo de salida.

5. Instrucciones de bifurcación: provocan un cambio en la secuencia de instrucciones del programa. Este cambio suele depender de la evaluación de una condición.

PROGRAMA: Fichero de texto o un conjunto de este tipo de ficheros, que contienen el código de instrucciones para su consiguiente traducción a lenguajes máquina y ejecución por parte de la CPU. Al conjunto de instrucciones escritas (junto con definiciones y comentarios) se le llama código fuente del programa. Este código fuente no es entendible por la máquina si no es antes traducido a código máquina.

Todo programa, independientemente del lenguaje en el que esté codificado, debe estar dividido en tres fases:

1.- La entrada de datos:

El programa debe establecer una vía de entrada para los datos que se deseen procesar. Estos datos pueden estar almacenados en la memoria del ordenador, pueden ser introducidos por el usuario mediante el teclado, o pueden recogerse de dispositivos de medición conectados con el ordenador.

Es muy importante la correcta realización de esta parte del programa, pues unos datos de entrada erróneos provocarán la obtención de unos resultados falsos.

2.- El proceso de los datos de entrada:

Es la parte central del programa. En esta fase es en la que verdaderamente se realiza el tratamiento de la información. El programador debe prestar una atención muy especial a la implementación de este paso, recoger todos los posibles casos iniciales del problema y dar una solución para cada uno de ellos.

3.- La salida de los resultados del proceso:

En esta fase el programa desarrolla una vía de salida de los resultados obtenidos en la fase anterior. Es una etapa decisiva en el programa, ya que de nada sirve procesar una información si los datos obtenidos en este tratamiento no son accesibles para el usuario que desencadenó la ejecución del programa.

3.EL ORDENADOR. COMPONENTES.

3.1.LA PLACA BASE.

Se denomina propiamente el ordenador y consta de:

MICROPROCESADOR O CPU:el cual es basicamente el ordenador.

COPROCESADOR: pastilla parecida fisicamente al procesador, encargada de realizar de la forma mas rapida posible y eficiente las operaciones matemáticas mas complejas.

MEMORIA: donde el ordenador almacena todos los datos e información necesaria.

RANURA DE EXPANSIÓN: tambien denominadas slots, utilizadas para añadir al ordenador una serie de targetas que ayudan a mejorar las prestaciones de nuestro ordenador. Existen 2 que son fundamentales: la tarjeta de video y la de I/O, aunque tambien existen targetas de sonido, camptura de imagen, controlador de CD-ROM, etc.

3.2. MICROPROCESADOR (CPU) TIPOS.

La Unidad Central de Proceso (C.P.U.) es el cerebro del ordenador. La función de esta unidad es ejecutar los programas almacenados en la memoria central leyendo y ejecutando cada una de sus instrucciones.

3.3.1. A.L.U.

La Unidad Aritmética y Lógica (ALU): la Unidad Aritmética y Lógica (ALU) es la zona de la CPU cuya función es operar los datos conforme a las indicaciones de la UC.

La ALU está compuesta por un operador multifuncional llamado Operador Aritmético-Lógico (OAL) y por uno o varios registros asociados, llamados acumuladores, con los que opera la ALU.

La ALU puede realizar tres tipos de operaciones :

- aritméticas:+,-,*,/

- lógicas, basadas en el Álgebra de Boole: OR, AND, XOR

- desplazamientos o rotaciones del contenido del acumulador

Un "desplazamiento" consiste en 'mover la información que se ha recibido en la entrada un bit a la izquierda o a la derecha'.

Una "rotación" es 'un desplazamiento en el que los bits que salen por un lado aparecen por el otro'.

3.3.2.U.C.

La Unidad de Control (UC): la Unidad de Control (UC) es la zona de la CPU que se encarga de desencadenar, controlar y coordinar el conjunto de operaciones simples que es necesario realizar para ejecutar cada una de las instrucciones de un programa.

La UC interpreta las instrucciones y ordena el comienzo de las operaciones que se necesitan realizar para su correcta ejecución. Además, la UC secuencia las operaciones a realizar de forma que se ejecuten en el momento oportuno y no en otro.

Sus funciones son:

1.- Recibir instrucciones.

2.- Interpretar las instrucciones.

3.- Generar las órdenes (señales de control) pertinentes para ejecutar la instrucción y dirigir las a la ALU, a la MC y a los registros.

4.- Analizar el contenido del registro de instrucción.

5.- Delegar funciones en los procesadores especializados, como por ejemplo en el subsistema de entradas y salidas.

3.4.MEMORIA PRINCIPAL

La Memoria Central (MC) es un dispositivo que almacena las instrucciones y los datos en curso de tratamiento, de manera que esta información sea accesible para la CPU. Sin una memoria en la que los procesadores puedan leer y escribir información no existiría el ordenador tal y como hoy lo conocemos.

La unidad básica de memoria es el BIT (Binary Digit). Un bit puede tener dos valores: un 0 o un 1. Estos dígitos se llaman binarios. Los datos se almacenan de forma que a cada uno de ellos se le hace corresponder con una combinación de bits. Normalmente estas combinaciones son grupos de 8 bits, a los que se les denomina BYTES u octetos.

La MC utiliza aritmética binaria porque este sistema de numeración sólo necesita diferenciar entre dos valores de voltaje y, por lo tanto, es más fiable para codificar información digital que otros sistemas que necesitan distinguir entre más valores.

La memoria consta de un cierto número de celdas o posiciones en cada una de las cuales se almacena información. Cada una de estas posiciones tiene asociado un número que la identifica. Este número se llama DIRECCIÓN de memoria. Cada posición tiene una dirección única y las consecutivas tienen direcciones que difieren en una unidad.

3.4.1.RAM.

Memorias RAM o memorias vivas: su nombre proviene de las palabras inglesas "Random Access Memory" (Memoria de acceso aleatorio). La característica principal de estas memorias es que pueden utilizarse para leer y para escribir datos, por lo que también se las conoce con el nombre de memorias de lectura y escritura.

Estas memorias son VOLÁTILES, es decir, mantienen la información durante el tiempo en que el ordenador está conectado a la fuente de alimentación, pero pierden su contenido cuando se desconecta el ordenador.

3.4.2. ROM.

Memorias ROM o memorias muertas:Su nombre proviene del inglés "Read Only Memory" (memoria sólo de lectura), por lo que sobre estas memorias sólo se pueden realizar operaciones de lectura. Su información NO PUEDE SER MODIFICADA una vez que ha sido almacenada.

Son memorias NO VOLÁTILES, es decir, mantienen su contenido aunque el ordenador esté desconectado de la fuente de alimentación.

Las memoria ROM son grabadas por el fabricante con información necesaria para el correcto funcionamiento de la máquina. La única forma de cambiar un programa en ROM es sustituir la pastilla por otra. Las ROM son mucho más baratas que las RAM, pero son inflexibles por lo que se crearon otra memorias de este tipo:

- Las memorias PROM (ROM programable): igual que una ROM, pero puede programarse una sola vez con un aparato especial.

- Las memorias EPROM (PROM borrable): pueden programarse, borrarse y reutilizarse.

- Las memorias EEPROM (EPROM eléctricamente borrables) o EAPROM (ROM eléctricamente alterables) pueden borrarse mediante impulsos eléctricos, pero son muchísimo mas lentas que las RAM.

3.4.3 CACHÉ.

Es un tipo de memoria estática que forma parte de la RAM o memoria de acceso aleatorio de un ordenador o computadora que se caracteriza por tener una mayor rapidez de lectura y escritura que la memoria principal. Su situación entre ésta y el microprocesador asegura el acceso de los datos que necesita el microprocesador de una forma rápida y eficaz debido a su tiempo de acceso mucho menor al de una RAM normal.

La memoria cache de un ordenador consta de dos partes, llamadas respectivamente de primer y de segundo nivel. La de primer nivel se sitúa físicamente dentro del microprocesador, y obtiene la rapidez de acceso de la transmisión de datos por vía directa de 128 bits. Esta memoria es de 8 Kb en el caso de los 80486 y similares y de 16 Kb en los Pentium. La memoria de segundo nivel es aquella que va situada específicamente en chips incorporados en la placa base, y es la que se contabiliza cuando se hace mención de la memoria cache de un determinado aparato. Suele oscilar entre los 256 y los 540 Kb, dependiendo de la placa.

Cuando el procesador intenta acceder a un dato que no se encuentra en dicha memoria, se produce lo que se conoce como fallo de cache, que se corrige trasladando un bloque adecuado de información desde la memoria principal a la cache. La decisión de qué bloque se debe retirar, cuándo se ha de actualizar la información, etc, se denominan políticas de reemplazo y actualización.

3.4.4. OTRAS.

DISCO DURO:

Soporte magnético que permite almacenar grandes volúmenes de información en un espacio mínimo, con una relativa economía y alta velocidad de acceso. Estos soportes no se pueden extraer de la unidad que los gestiona. Los discos duros (o rígidos) suelen formar paquetes con un número variable de discos, dependiendo del fabricante. Los elementos que componen el sistema de disco duro son:

1) Disco propiamente dicho, el soporte.

2) Cabezas de lectura-escritura que gestionan el soporte.

Existen dos tipos de discos, dependiendo del tipo de cabezas de lectura-escritura que empleen. Por un lado, los discos de cabezas fijas, que tienen tantas cabezas como pistas (el disco, las cabezas y el motor están encerrados en paquetes de discos); otro tipo de discos utilizan cabezas móviles, que tienen una sola cabeza por cada cara del disco que forma parte de un brazo con movimiento radial.

Un disco duro posee un número de pistas que oscila entre 200 y 400, y unos 26 sectores por pista. La densidad usual de almacenamiento es de 512 caracteres por sector.

DISKETTES:

Es un soporte de material plástico recubierto por una capa de óxido magnetizable, localizado dentro de una funda de protección, también plástica. Además, como su nombre indica, el material sobre el que esta fabricado es flexible.

En la actualidad, es el soporte de memoria masiva más extendido en el ámbito de los ordenadores personales. Los tamaños estándar más usuales, atendiendo al diámetro del disco, son de 5 y 1/4 y de 3,5 pulgadas, aunque en la actualidad su utilización está evolucionando hacia los últimos principalmente. La propiedad fundamental de este tipo de discos es que sus unidades están construidas de forma que los discos se pueden quitar y llevar a otro ordenador, son intercambiables.

Existen dos tipos de discos flexibles, atendiendo a la capacidad de almacenamiento:

a) Discos de doble densidad.

b) Discos de alta densidad.

En la siguiente tabla pueden verse las capacidades útiles de los distintos tipos de discos flexibles:

Partes de un disco flexible:

1) Etiqueta del fabricante, con información del tipo de disco y el fabricante.

2) Etiqueta del usuario, con información útil para el usuario.

3) Muesca de protección contra escritura.

4) Una ventana o ranura en la funda exterior sobre la que se posiciona la cabeza de lectura-escritura.

5) Un pequeño agujero en la funda y otro en el disco, cuya coincidencia indica el comienzo de la pista.

CD-ROM:

Disco metálico que contiene información acústica o visual grabada y que se reproduce mediante rayos láser.

3.5.RANURAS DE EXPANSIÓN.

Utilizadas para insertar las targetas controladoras, encargadas de gestionar la comunicación entre el dispositivo y el ordenador.éstas targetas se instalan en el interior de la unidad central sobre la placa base del ordenador. Para ello utilizamos las ranuras de expansión, encargadas de realizar la función de conectores que se encuentran el la placa base , donde se insertan las tarjetas controladoras de los dispositivos que se desea conectar.

Existen varios tipos de ranuras de expansión:

-ISA

-VLB (en la actualidad, inutilizadas)

-PCI

Las placas bases preparadas para un microprocesador de Pentium II, incorporan una ranura de expansión llamada AGP que aumenta su velocidad de trabajo.

3.6.TARGETAS CONTROLADORAS.

En un ordenador o computadora se pueden modificar las capacidades del equipo mediante la sustitución de sus diversas tarjetas por otras o la inserción de tarjetas nuevas. De esta forma es posible, por ejemplo, dotar al ordenador de un módem para realizar conexiones a Internet, de una tarjeta de sonido para poder efectuar audiciones y grabaciones digitales o de tarjetas editoras y capturadoras de vídeo. Cada una de estas tarjetas se conecta con el resto del equipo por inserción en unos zócalos sitos en la placa base, cuya forma y número de contactos se encuentra estandarizado para asegurar la compatibilidad entre todos los dispositivos.

El equipamiento mínimo de un ordenador consta de diversas tarjetas imprescindibles, como son la tarjeta controladora de vídeo, que transforma la señal digital del microprocesador en una señal eléctrica analógica que es enviada al monitor. En equipos antiguos era muy común la llamada tarjeta controladora (a veces llamada multi i/o por su expresión inglesa multiple input/output) que centralizaba las órdenes de entrada y salida de datos entre todos los dispositivos. Hoy en día esta función se ha integrado en la placa base. También eran muy comunes las tarjetas de expansión de memoria, hoy en día restringidos a meros módulos de pequeño tamaño que se insertan a voluntad en sus zócalos respectivos en la placa base.

3.7.BUSES.

Conjunto de líneas de comunicación que se establecen entre los diferentes dispositivos de hardware de un equipo informático. Son por tanto las líneas de conexión entre el microprocesador, la memoria y los diversos dispositivos de entrada y salida de datos. Para la realización de estas tareas se distinguen tres tipos diferentes de buses.

Bus de direcciones.

Son una serie de líneas de comunicación por los que circulan las direcciones de memoria en las que se quiere leer o escribir o las direcciones de las puertas de entrada y salida de datos que se quieren activar. Son, por tanto líneas unidireccionales, y constan de varias líneas en paralelo.

Bus de datos.

Conjunto de líneas de comunicación por las que circulan los datos propiamente dichos entre los dispositivos del ordenador, y por lo tanto son bidireccionales.

Bus de control.

Son líneas que conducen las señales de control, necesarias por ejemplo para habilitar una memoria en lectura o escritura o habilitar un dispositivo como de entrada o de salida de datos.

Un ejemplo sencillo puede aclarar el modo de actuación de cada uno de los buses. Si se desea realizar la operación consistente en sustraer a una determinada cantidad almacenada en memoria un número introducido por un usuario, las actuaciones que tienen lugar en el ordenador son los siguientes:

-El microprocesador envía a través del bus de direcciones a la memoria el habilitamiento de la dirección de memoria donde se encuentra la instrucción LOAD.

-Asimismo, envía por el bus de control el habilitamiento de esa dirección de memoria como lectura.

-La memoria devuelve a través del bus de datos dicha instrucción, que se carga en el acumulador del micro.

-El micro envía por el bus de direcciones la señal de habilitamiento al dispositivo de entrada de datos (por ejemplo, el teclado). Por el bus de control se habilita dicho dispositivo como lectura.

-El teclado devuelve por el bus de datos la cifra introducida por el usuario hasta el microprocesador, que se carga en su acumulador.

-El micro envía por el bus de direcciones a la memoria la dirección donde se encuentra la instrucción SUB (sustraer), y por el bus de control el habilitamiento de tal dirección como de lectura. La memoria devuelve dicha instrucción por el bus de datos, que se carga en el acumulador del micro.

-El micro realiza la operación requerida y envía a la memoria sucesivamente la dirección de una zona de memoria libre por el bus de direcciones, el habilitamiento de dicha dirección como escritura por el bus de control y el resultado de la operación por el bus de datos. El resto de la sustracción queda en el acumulador del micro disponible para otros fines

3.8.FUENTES DE ALIMENTACIÓN.

Para que la CPU funcione adecuadamente necesitamos un aporte de energia eléctrica que se denomina fuente de alimentación.

4. PERIFÉRICOS.

Se denomina UNIDADES PERIFÉRICAS o PERIFÉRICOS a los dispositivos que utilizan los soportes de información para transferir los datos contenidos en ellos a la CPU (operación de entrada de datos) o que transportan los datos desde la CPU hasta los soportes (operación de salida de datos), a través de las unidades de E/S.

La relación entre soportes y periféricos es "íntima": a cada soporte se le asocia un periférico que pueda darle servio, es decir, que pueda manejarlo. Pero esta asociación es tan fuerte que a veces se confunden unos elementos con otros. Se debe distinguir, por ejemplo, entre el soporte diskette y su periférico asociado, la unidad de disco flexible. Sin embargo, algunos autores localizan el teclado y la pantalla en las clasificaciones de soportes, aunque los definen como periféricos.

4.1.DE ENTRADA

Introducen información en el ordenador. Por ejemplo, el teclado, ratón, lápiz óptico, micrófono y tableta digitalizadora.

4.2.DE SALIDA

Registran los resultados obtenidos en el ordenador. Por ejemplo, el papel impreso y la pantalla, las impresoras, altavoces, plotter,etc.

4.3. DE E/S (MIXTOS)

Introducen y registran información. Por ejemplo, los discos y las cintas magnéticas, asi como los módems.

5. MEMORIA SECUNDARIA (MASIVA, AUXILIAR)

La información contenida en la memoria central es directamente accesible en un tiempo muy corto, por este motivo las memorias de este tipo son caras.

El ordenador puede poseer otro tipo de memorias llamadas exteriores, auxiliares o de almacenamiento masivo. Estas memorias son más lentas, más baratas y más grandes.

La información se deposita en soportes que suelen admitir operaciones de lectura y escritura. Las unidades de almacenamiento masivo más extendidas utilizan soportes de naturaleza magnética. Ejemplos de estas unidades son: unidades de disco flexible, unidades de disco rígido y unidades de cinta magnética.

La información debe estar contenida en algún medio material para que pueda ser utilizada en cualquier proceso. Si el proceso es automático, se realizará por medio de alguna máquina. La información que se utilizará como datos de entrada debe estar contenida en algún lugar material al que pueda acceder la máquina que realizará el proceso.

Llamamos SOPORTE al medio material utilizado para almacenar la información susceptible de ser utilizado en algún proceso automático.

Por otra parte, la memoria central, por sus características naturales, no puede contener toda la información que podría necesitarse en todos los procesos que puede ejecutar el ordenador, por lo que es necesario disponer de memorias masivas de datos localizadas fuera del ordenador.

6. CLASIFICACIÓN DE LOS ORDENADORES

Los ordenadores pueden clasificarse, según su funcionamiento, en dos grupos:

- ANALÓGICOS: son máquinas para el tratamiento de la información que manejan señales eléctricas. Su propósito es medir, por ejemplo temperaturas. Sólo permiten representar información numérica, que viene definida por el rango de tensiones que pueden manejar. Su programación está cableada en los propios circuitos electrónicos que se integran a estas máquinas. Se usan principalmente en aplicaciones científicas en laboratorios de investigación.

- DIGITALES: son máquinas para el tratamiento de la información que admiten una programación por medio de lenguajes, y que manejan un alfabeto binario mediante el cual (mediante cadenas de ceros y unos) se puede representar y manipular cualquier elemento de información (números y texto). Cuando la información proporciona sólo números se denomina numérica, y cuando lo que se representa son números y texto, la información se denomina alfanumérica. Son más precisos y versátiles que los analógicos, por lo que poseen un amplio campo de aplicaciones.

Se pueden distinguir las siguientes ventajas de los ordenadores DIGITALES frente a los analógicos:

1.- Facilidad y capacidad de almacenamiento de la información.

2.- Poseen una gran precisión en la representación numérica, que está limitada por la longitud de las cadenas de bits empleadas y no por la calidad de los circuitos electrónicos.

3.- Posibilidad de representar y tratar información no numérica.

Por todo lo expuesto, en la actualidad se suelen considerar casi exclusivamente los ordenadores digitales. Pero no hay que olvidar que los analógicos tienen sus propias aplicaciones en virtud de las propiedades que definen su forma de trabajo: funcionamiento paralelo y, por tanto, gran velocidad de cálculo.

Los ordenadores digitales se pueden clasificar atendiendo a dos características fundamentales:

- Según su POTENCIA DE CÁLCULO.

- Según su APLICACIÓN.

7. CLASIFICACIÓN DEL SOFTWARE.

Existen dos tipos de software:

1.- El sistema operativo:

Es un conjunto de programas que constituyen la "inteligencia básica" del ordenador. También se le conoce con el nombre de software del sistema.

Las instrucciones que forman el sistema operativo están grabadas por el fabricante en la memoria ROM (Read Only Memory o Memoria de Sólo Lectura) del ordenador.

El sistema operativo de un ordenador tiene dos objetivos fundamentales. El primero es "dar vida" a la máquina, es decir, convertir el conjunto de dispositivos interconectados en un ordenador capaz de dialogar son el mundo exterior, con el usuario. El segundo de los objetivos es gestionar de la forma más eficaz los recursos físicos del ordenador.

Para conseguir estos objetivos, el sistema operativo debe gestionar el sistema informático en tres niveles distintos:

- Nivel de gestión interna o de los dispositivos físicos más cercanos, como son la Unidad Central y los periféricos asociados.

- Nivel de gestión de trabajos. El sistema operativo debe planificar las tareas ha realizar en el sistema, asignar tiempos de ejecución en la Unidad Central de Proceso (CPU) , reservar zonas de memoria y gestionar la comunicación entre los diversos dispositivos del sistema y entre estos y el exterior.

- Nivel de gestión de datos. El sistema operativo debe dirigir y controlar la lectura y el almacenamiento de los datos y programas, ofrecer al usuario los medios más sencillos y eficaces para el tratamiento de los ficheros e informar del estado del sistema en cualquier momento.

Ejemplos de sistemas operativos son los siguientes:

- La familia de los CP/M, el primer sistema operativo de uso general desarrollado para sistemas basados en microprocesadores.

- MS - DOS, este sistema operativo fue adoptado por IBM para sus ordenadores personales, y se convirtió en un estándar hasta la aparición de otros sistemas, como por ejemplo Unix.

- Unix, es un sistema operativo multitarea.

- Etc...

2 .- El software de aplicación:

El sistema operativo sólo proporciona la base para la ejecución de otros programas. Estos otros programas constituyen el denominado software de aplicación.

Es importante no olvidarse de una capa intermedia del sistema, localizada entre el sistema operativo y el software de aplicación. En ella se colocan los traductores de lenguaje que el ordenador necesita para comprender los programas de aplicación, ya que estos están escritos en lenguajes distintos al código que la máquina entiende.

Se puede definir el software de aplicación como el conjunto de programas que permiten transformar el ordenador en una herramienta capaz de resolver tareas específicas.

Para proveer al ordenador de este software, el usuario cuenta con tres posibilidades:

1.- Crear él mismo sus programas de aplicaciones.

Esta opción se elige cuando las aplicaciones a resolver son sencillas, y se realizan con programas de construcción sencilla, o bien cuando la innovación de la idea a programar así lo requiere.

Sin embargo, cuando los problemas se complican esta posibilidad se deja de lado.

2.- Encargar la creación de aplicaciones "a medida".

Cuando las aplicaciones alcanzan un alto grado de especialización, y el problema a resolver debe seguir unas vías muy concretas, el uso común es encargar la confección de uno o varios programas a medida.

Esta tarea de creación es realizada por empresas especializadas en este trabajo. Su actividad principal esta encaminada hacia el campo de la administración y la gestión empresarial.

3.- Comprar programas estandarizados.

Cuando el usuario no desea invertir demasiado tiempo en la programación de una solución informática y la tarea que se quiere realizar no es especializada, se suele recurrir a la adquisición de programas comerciales. La ventaja de estos programas es que por su estandarización facilitan el intercambio de datos, conocimientos y soluciones entre los usuarios de una misma aplicación.

Existen muchas clasificaciones del software de aplicación, una de ellas divide las aplicaciones en tres grupos :

1.- Programas profesionales

2.- Programas útiles o auxiliares

3.- Programas lúdicos.

Se puede establecer otra clasificación menos genérica, dividiendo el software en:

1.- Programas de ocio

2.- Programas educativos

3.- Programas para la productividad y la gestión

4.- Programas científico-técnicos

5.- Programas de contabilidad y administración

A. Software de ocio

Conforman lo que se ha dado en llamar el "software de juegos y entretenimientos". Estas aplicaciones surgieron de la idea de simular en casa los juegos de los salones recreativos, pero muy pronto sobrepasaron las posibilidades de los primitivos juegos.

Aunque las aplicaciones lúdicas no parecen tener un nivel muy alto en la ciencia informática, lo cierto es que según las estadísticas, los ordenadores personales, utilizados fuera del ámbito empresarial, se utilizan mayoritariamente en dos actividades: el aprendizaje de programación y los juegos. Por lo que no debemos menospreciar este campo de las aplicaciones informáticas.

Las posibilidades en este grupo de aplicaciones son muy variadas, desde actividades musicales, animación de objetos y aventuras con marcianitos, hasta programas de un enorme interés didáctico, como el ajedrez, pasando por los sorprendentes simuladores.

No se puede olvidar que una de las mejores y más eficaces formas que posee el hombre para aprender es EL JUEGO, que posibilita el entrenamiento ante diversas situaciones, permitiendo a la vez que el aprendiz se divierta.

B. Software educativo

El ordenador y, más generalmente, la Informática son elementos extraños a la escuela tradicional. Son aportaciones que se originaron fuera de la escuela y que, tras varios avances, han llegado a ella como una herramienta de trabajo.

Desde sus principios, la Informática tuvo que luchar contra sus detractores, que veían el futuro del mundo en manos de una sociedad condicionada por las máquinas.

Esta ideología afectó muy negativamente a la Enseñanza Programada por Ordenador. Solo algunas compañías como IBM, CDC y Mitre Corporation siguieron investigando en este terreno, y aprovechando este tipo de enseñanza en el entrenamiento interno de sus trabajadores especializados.

Pero, actualmente, y después del tranquilo resurgir de la Enseñanza Asistida por Ordenador durante los años 50, la visión del ordenador ha cambiado. Hoy en día y quizá porque aún supone un alto coste económico desarrollar entornos específicos para la educación, como pueden ser programas de simulación, debemos limitar las posibilidades del ordenador en la escuela a una serie de características que podrían ayudar al alumno en su aprendizaje.

La más importante de estas propiedades es la capacidad de interacción entre el alumno y el ordenador. A una pregunta del ordenador el aprendiz responderá, y dependiendo de esta respuesta se producirá una acción u otra. Esta capacidad de "dialogo" establece una relación estimulante entre la máquina y el aprendiz.

Además de esta característica podemos hablar de otras, entre las que destacan las siguientes: posibilidad de personalización de la enseñanza mediante la modificación de algunos parámetros que hace más útil el método de aprendizaje; el refuerzo que proporciona el ordenador al dar la sensación al alumno de que la máquina le responde; etc...

Todas estas propiedades y algunas otras que posee el ordenador le hacen aparecer como una verdadera revolución socio-cultural en el campo de la educación; siempre y cuando, en su uso, seamos conscientes de que nos puede servir de ayuda en un entorno adecuado y fortalecido de aprendizaje. Pero que nunca deberá ser el objeto central de los métodos educativos porque por sí solo no puede resolver los problemas que se han detectado en la enseñanza tradicional.

Es importante señalar además, que las nuevas tecnologías de la información pueden dar soluciones a personas con discapacidades. Normalmente estas personas tienen disminuida su capacidad de acción sobre el medio. El ordenador como instrumento de remediación puede aportar soluciones a este problema proporcionando una mejor autonomía personal y siendo vehículo de comunicación. De esta forma el ordenador posibilita una mejor integración en el aula de los niños con discapacidades, y un mejor desarrollo de habilidades que sin el ordenador hubieran resultado de muy difícil acceso para ellos.

C. Software de productividad y gestión

El conjunto de herramientas de este tipo se clasifica en varios grupos dependiendo de su área de actividad:

1.- Tratamiento de textos:

Las ventajas del uso de aplicaciones de tratamiento de textos frente al método tradicional son numerosísimas. Estas aplicaciones facilitan, perfeccionan y aceleran la realización de un texto.

Existen muchos tratamientos de texto en el mercado, los mas conocidos son Wordstar y Word perfect.

2.- Hojas de calculo

La idea de la hoja de cálculo es una de las más revolucionarias en el campo de las aplicaciones software, hasta el punto que se ha hecho imprescindible en el mundo empresarial. La creación de análisis y modelos financieros es una de las posibilidades de este software.

3.- Gestión de ficheros y bases de datos

En la actualidad, cualquier actividad profesional requiere del conocimiento y tratamiento de un cierto volumen de datos de muy variados tipos. De aquí la enorme popularidad de estas aplicaciones de gestión de ficheros y accesos a bases de datos.

4.- Paquetes gráficos

Este tipo de aplicaciones permite la entrada de la imagen en el ámbito de la gestión. El uso de los gráficos de gestión permite el análisis visual de los datos y los resultados de un cierto proceso.

5.- Paquetes de comunicaciones

La evolución de los ordenadores hacia sistemas distribuidos a obligado al desarrollo de aplicaciones que permitan y gestionen la comunicación entre distintos ordenadores.

D. Software científico-técnico

Un programa se considera científico-técnico cuando su empleo esta dirigido a proyectos de desarrollo o investigación científica.

Este tipo de aplicaciones no suele estar estandarizado, ya que su enorme especialización sugiere mas el diseño a la medida de cada actividad.

La vida de un programa de este tipo esta asociada al desarrollo del proyecto para el que fue creado.

E. Software de contabilidad y administración

Dentro de las actividades de una empresa, las tareas más indicadas para la automatización se desarrollan en el área de contabilidad y administración.

La eje central de un departamento de administración lo conforma la contabilidad financiera. De ella se obtienen los datos que permitirán realizar los demás procesos de la empresa. Por esto, este tipo de aplicaciones es de gran importancia en el área empresarial.

Las posibilidades que todo programa contable debe recoger son, por ejemplo: apertura de ejercicio, listado plan de cuentas, cierre período, cierre de ejercicio, etc...