SOFTWARE

Software

El Software es el soporte lógico e inmaterial que permite que la computadora pueda desempeñar tareas inteligentes, dirigiendo a los componentes físicos o hardware con instrucciones y datos a través de diferentes tipos de programas.

El Software son los programas de aplicación y los sistemas operativos, que según las funciones que realizan pueden ser clasificados en:

• Software de Sistema
• Software de Aplicación
• Software de Programación

Software de Sistema

Se llama Software de Sistema o Software de Base al conjunto de programas que sirven para interactuar con el sistema, confiriendo control sobre el hardware, además de dar soporte a otros programas.

El Software de Sistema se divide en:

• Sistema Operativo
• Controladores de Dispositivos
• Programas Utilitarios

Sistema operativo

El Sistema Operativo es un conjunto de programas que administran los recursos de la computadora y controlan su funcionamiento.

Un Sistema Operativo realiza cinco funciones básicas: Suministro de Interfaz al Usuario, Administración de Recursos, Administración de Archivos, Administración de Tareas y Servicio de Soporte.

1. Suministro de interfaz al usuario: Permite al usuario comunicarse con la computadora por medio de interfaces que se basan en comandos, interfaces que utilizan menús, e interfaces gráficas de usuario.
2. Administración de recursos: Administran los recursos del hardware como la CPU, memoria, dispositivos de almacenamiento secundario y periféricos de entrada y de salida.
3. Administración de archivos: Controla la creación, borrado, copiado y acceso de archivos de datos y de programas.
4. Administración de tareas: Administra la información sobre los programas y procesos que se están ejecutando en la computadora. Puede cambiar la prioridad entre procesos, concluirlos y comprobar el uso de estos en la CPU, así como terminar programas.
5. Servicio de soporte: Los Servicios de Soporte de cada sistema operativo dependen de las implementaciones añadidas a este, y pueden consistir en inclusión de utilidades nuevas, actualización de versiones, mejoras de seguridad, controladores de nuevos periféricos, o corrección de errores de software.

Controladores de Dispositivos

Los Controladores de Dispositivos son programas que permiten a otros programa de mayor nivel como un sistema operativo interactuar con un dispositivo de hardware.

Programas Utilitarios

Los Programas Utilitarios realizan diversas funciones para resolver problemas específicos, además de realizar tareas en general y de mantenimiento. Algunos se incluyen en el sistema operativo.

Software de Aplicación

El Software de Aplicación son los programas diseñados para o por los usuarios para facilitar la realización de tareas específicas en la computadora, como pueden ser las aplicaciones ofimáticas (procesador de texto, hoja de cálculo, programa de presentación, sistema de gestión de base de datos...), u otros tipos de software especializados como software médico, software educativo, editores de música, programas de contabilidad, etc.

Software de Programación

El Software de Programación es el conjunto de herramientas que permiten al desarrollador informático escribir programas usando diferentes alternativas y lenguajes de programación.

Este tipo de software incluye principalmente compiladores, intérpretes, ensambladores, enlazadores, depuradores, editores de texto y un entorno de desarrollo integrado que contiene las herramientas anteriores, y normalmente cuenta una avanzada interfaz gráfica de usuario (GUI).

HARDWARE

HARDWARE

En computación, término inglés que hace referencia a cualquier componente físico tecnológico, que trabaja o interactúa de algún modo con la computadora. No sólo incluye elementos internos como el disco duro, CD-ROM, disquetera, sino que también hace referencia al cableado, circuitos, gabinete, etc. E incluso hace referencia a elementos externos como la impresora, el mouse, el teclado, el monitor y demás periféricos.

El hardware contrasta con el software, que es intangible y le da lógica al hardware (además de ejecutarse dentro de éste).

El hardware no es frecuentemente cambiado, en tanto el software puede ser creado, borrado y modificado sencillamente. (Excepto el firmware, que es un tipo de software que raramente es alterado).

Hardware típico de una computadora

El típico hardware que compone una computadora personal es el siguiente:

• Su chasis o gabinete
• La placa madre, que contiene: CPU, cooler, RAM, BIOS, buses (PCI, USB, HyperTransport, CSI, AGP, etc)
• Fuente de alimentación
• Controladores de almacenamiento: IDE, SATA, SCSI
• Controlador de video
• Controladores del bus de la computadora (paralelo, serial, USB, FireWire), para conectarla a periféricos
• Almacenamiento: disco duro, CD-ROM, disquetera, ZIP driver y otros
• Tarjeta de sonido
• Redes: módem y tarjeta de red

El hardware también puede incluir componentes externos como:
• Teclado
• Mouse, trackballs
• Joystick, gamepad, volante
• Escáner, webcam
• Micrófono, parlante
• Monitor (LCD, o CRT)
• Impresora

Componente físico de un sistema de computadora, el cual consiste de: Unidad de Procesamiento Central (CPU), Memoria, Dispositivo de entrada y salida, Discos de almacenamiento y Programas.

Unidad Central de Procesamiento (CPU)

La CPU de una computadora contiene la inteligencia de la máquina; es donde se realizan los cálculos y las decisiones. El complejo procedimiento que transforma datos nuevos de entrada en información útil de salida se llama procesamiento. Para llevar a cabo esta transformación, la computadora usa dos componentes: el procesador y la memoria. El procesador es el cerebro de la computadora, la parte que interpreta y ejecuta las instrucciones. El procesador casi siempre se compone de varios circuitos integrados o chips, estos estan insertados en tarjetas de circuitos, módulos rígidos rectangulares con circuitos que los unen a otros chips y a otras tarjetas de circuitos.

 Memoria

La CPU utiliza la memoria de la computadora para guardar información. Esta memoria se llama memoria de acceso aleatorio (RAM). Esta puede guardar información por tiempo indefinido, la RAM almacena información solo mientras la computadora está encendida. Entre más RAM tenga una computadora, más cosas puede hacer, ya que la cantidad de memoria en una computadora afecta sus capacidades. La unidad más común para medir la memoria de una computadora es el byte. Un byte se puede describir como la cantidad de memoria que se necesita para guardar un solo carácter. Cuando se habla de memoria los números casi siempre son tan grandes que se usa el término kilobyte y megabyte.

Entrada y Salida

Comprende todas las maneras en que una computadora se comunica con los usuarios y con otras máquinas o dispositivos. Los dispositivos de entrada aceptan datos e instrucciones del usuario. Los dispositivos de salida regresan datos procesados. El dispositivo de entrada más común es el teclado, acepta letras, números y comandos del usuario; el ratón permite dibujar en la pantalla y ejecutar comandos al apuntar con el cursor y oprimir sus botones. Otros dispositivos de entrada son la bola de ratón estacionario (TrackBall), las palancas de juegos (joysticks), y los digitalizadores o rastreadores (scanner). Los dispositivos de salida son la pantalla de exhibición, conocida como monitor y la impresora.

 Almacenamiento

El medio de almacenamiento mas común es el disco magnético. El disco es un objeto redondo y plano que gira alrededor de su centro. Las cabezas de lectura/escritura, son similares a las cabezas de una grabadora o una video reproductora, flotan por encima o por debajo de la superficie del disco. El dispositivo que contiene al disco se llama unidad de disco (drive). Un disco duro, puede guardar muchos mas datos que un disco flexible y por eso se usa el disco duro como el archivero principal de la computadora. Los discos flexibles se usan para cargar programas nuevos o datos al disco duro. Una computadora puede leer y escribir información en un disco duro mucho más rápido que en un disco flexible.

ESTRUCTURA INTERNA DEL COMPUTADOR

Estructura Interna Del Computador

La conforman cada uno de los chips que se encuentran en la plaqueta base o tarjeta madre, estos son:

Bios: "Basic Input-Output System", sistema básico de entrada-salida. Programa incorporado en un chip de la placa base que se encarga de realizar las funciones básicas de manejo y configuración del ordenador.

Caché: es un tipo de memoria del ordenador; por tanto, en ella se guardarán datos que el ordenador necesita para trabajar. Esta también tiene una segunda utilidad que es la de memoria intermedia que almacena los datos mas usados, para ahorrar mucho mas tiempo del tránsito y acceso a la lenta memoria RAM.

Chipset: es el conjunto (set) de chips que se encargan de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de los puertos y slots ISA, PCI, AGP, USB.

USB: En las placas más modernas (ni siquiera en todas las ATX); de forma estrecha y rectangular, inconfundible pero de poca utilidad por ahora.

Zócalo ZIF: Es el lugar donde se inserta el "cerebro" del ordenador. Durante más de 10 años ha consistido en un rectángulo o cuadrado donde el "micro", una pastilla de plástico negro con patitas, se introducía con mayor o menor facilidad; recientemente, la aparición de los Pentium II ha cambiado un poco este panorama.

Slot de Expansión: son unas ranuras de plástico con conectores eléctricos (slots) donde se introducen las tarjetas de expansión (tarjeta de vídeo, de sonido, de red...). Según la tecnología en que se basen presentan un aspecto externo diferente, con diferente tamaño y a veces incluso en distinto color. En esta se encuentran:

• Ranuras PCI: el estándar actual. Pueden dar hasta 132 MB/s a 33 MHz, lo que es suficiente para casi todo, excepto quizá para algunas tarjetas de vídeo 3D. Miden unos 8,5 cm y generalmente son blancas.
• Ranuras DIMM: son ranuras de 168 contactos y 13 cm. Originalmente de color negro.
• Ranuras SIMM: los originales tenían 30 conectores, esto es, 30 contactos, y medían unos 8,5 cm. Hacia finales de la época del 486 aparecieron los de 72 contactos, más largos: unos 10,5 cm de color blanco.
• Ranuras AGP: o más bien ranura, ya que se dedica exclusivamente a conectar tarjetas de vídeo 3D, por lo que sólo suele haber una; además, su propia estructura impide que se utilice para todos los propósitos, por lo que se utiliza como una ayuda para el PCI. Según el modo de funcionamiento puede ofrecer 264 MB/s o incluso 528 MB/s. Mide unos 8 cm y se encuentra bastante separada del borde de la placa.

Pila: se encarga de conservar los parámetros de la BIOS cuando el ordenador está apagado. Sin ella, cada vez que encendiéramos tendríamos que introducir las características del disco duro, del Chipset, la fecha y la hora...

Conectores internos: Bajo esta denominación englobamos a los conectores para dispositivos internos, como puedan ser la disquetera, el disco duro, el CD-ROM o el altavoz interno, e incluso para los puertos serie, paralelo y de joystick.

EL PROCESADOR

El chip más importante de cualquier placa madre es el microprocesador o simplemente procesador. Sin él, un ordenador no podría funcionar. A menudo a este componente se le denomina CPU (Central Processing Unit, Unidad de procesamiento central), que describe a la perfección su papel dentro del sistema. El procesador es realmente el elemento central del proceso de tratamiento de datos.

La CPU gestiona cada paso en el proceso de los datos. Actúa como el conductor y el supervisor de los componentes de hardware del sistema. Asimismo, está unida, directa o indirectamente, con todos los demás componentes de la placa principal. Por lo tanto, muchos grupos de componentes reciben órdenes y son activados de forma directa por la CPU.

El procesador está equipado con buses de direcciones, de datos y de control, que le permiten llevar a cabo sus tareas. Estos sistemas de buses varían dependiendo de la categoría del procesador, lo cual se analizará más adelante.

También durante el desarrollo de los ordenadores personales han ido variando las unidades funcionales internas de los procesadores, evolucionando drásticamente. Se ha incorporado un número de transistores y circuitos integrados cada vez mayor, y dentro de un espacio cada vez más reducido, a fin de satisfacer las demandas cada vez más exigentes de mayores prestaciones por parte del software. Por ejemplo, el microprocesador Pentium contiene, ubicados sobre una placa de cerámica de aproximadamente 6 milímetros cuadrados, más de tres millones de transistores.

Por todo lo expuesto, se hacen lógicamente necesarios unos procesos de fabricación también complejos y especiales. Esta técnica permite construir elementos casi microscópicos (un micrómetro, o la millonésima parte de un metro). Esta técnica desarrollada por Intel se conoce como CHMOS-IV .Para apreciar la miniaturización en cuestión, pensemos que un solo pelo humano tiene una anchura que se extendería sobre 100 unidades de este tipo.

 

UNIDAD DE CONTROL

UNIDAD DE CONTROL

Es el centro nervioso del ordenador, ya que desde ella se controlan y gobiernan todas las operaciones. Cómo funciones básica tiene:

• tomar las instrucciones de memoria
• decodificar o interpretar las instrucciones
• ejecutar las instrucciones (tratar las situaciones de tipo interno (inherentes a la propia CPU) y de tipo externo (inherentes a los periféricos)

Para realizar su función, la unidad de control consta de los siguientes elementos:

• Contador de programa
• Registro de instrucciones
• Decodificador
• Reloj
• Secuenciador

Contador de programa. Contiene permanentemente la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar. Al iniciar la ejecución de un programa toma la dirección de su primera instrucción. Incrementa su valor en uno, de forma automática, cada vez que se concluye una instrucción, salvo si la instrucción que se está ejecutando es de salto o de ruptura de secuencia, en cuyo caso el contador de programa tomará la dirección de la instrucción que se tenga que ejecutar a continuación; esta dirección está en la propia instrucción en curso.

Registro de instrucción. Contiene la instrucción que se está ejecutando en cada momento. Esta instrucción llevará consigo el código de operación (un código que indica qué tipo de operación se va a realizar, por ejemplo una suma) y en su caso los operandos (datos sobre los que actúa la instrucción, por ejemplo los números a sumar) o las direcciones de memoria de estos operandos.

Decodificador. Se encarga de extraer el código de operación de la instrucción en curso (que está en el registro de instrucción), lo analiza y emite las señales necesarias al resto de elementos para su ejecución a través del secuenciador.

Reloj. Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos o ciclos a intervalos constantes (frecuencia constante), que marcan los instantes en que han de comenzar los distintos pasos de que consta cada instrucción.

Secuenciador. En este dispositivo se generan órdenes muy elementales (microórdenes) que, sincronizadas por los impulsos de reloj, hacen que se vaya ejecutando poco a poco la instrucción que está cargada en el registro de instrucción.

UNIDAD ARITMÉTICO - LÓGICA (ALU)

UNIDAD ARITMÉTICO-LÓGICA (ALU)

Esta unidad se encarga de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético (sumas, restas, productos, divisiones) y de tipo lógico (comparaciones). A través de un bus interno se comunica con la unidad de control la cual le envia los datos y le indica la operación a realizar.

La ALU está formada a su vez por los siguientes elementos:

• Circuito operacional
• Registros de entrada (REN)
• Registro acumulador
• Registro de estado (flags)

Circuito operacional. Contiene los circuitos necesarios para la realización de las operaciones con los datos procedentes de los registros de entrada (REN). Este circuito tiene unas entradas de órdenes para seleccionar la clase de operación que debe realizar en cada momento (suma, resta, etc).

Registros de entrada (REN). En ellos se almacenan los datos u operandos que intervienen en una instrucción antes de la realización de la operación por parte del circuito operacional. También se emplean para el almacenamiento de resultados intermedios o finales de las operaciones respectivas.

 Registro acumulador. Almacena los resultados de las operaciones llevadas a cabo por el circuito operacional. Está conectado con los registros de entrada para realimentación en el caso de operaciones encadenadas. Asimismo tiene una conexión directa al bus de datos para el envío de los resultados a la memoria central o a la unidad de control.

Registro de estado (flags). Se trata de unos registros de memoria en los que se deja constancia algunas condiciones que se dieron en la última operación realizada y que habrán de ser tenidas en cuenta en operaciones posteriores. Por ejemplo, en el caso de hacer una resta, tiene que quedar constancia si el resultado fue cero, positivo o negativo.

Set de instrucciones. al conjunto de instrucciones que es capaz de entender y ejecutar un microprocesador.

 Las instrucciones se clasifican según su función en:

• Instrucciones de transferencia de datos
• Instrucciones de cálculo
• Instrucciones de transferencia del control del programa
• Instrucciones de control 

Instrucciones de transferencia de datos. Estas instrucciones mueven datos (que se consideran elementos de entrada/salida) desde la memoria hacia los registros internos del microprocesador, y viceversa. También se usan para pasar datos de un registro a otro del microprocesador. Existen algunas instrucciones que permiten mover no sólo un dato, sino un conjunto de hasta 64 KBytes con una sola instrucción.

Instrucciones de cálculo. Son instrucciones destinadas a ejecutar ciertas operaciones aritméticas, como por ejemplo sumar, restar, multiplicar o dividir, o ciertas operaciones lógicas, como por ejemplo ANO, OR, así como desplazamiento y rotación de bits.

Instrucciones de transferencia del control del programa. Permiten romper la secuencia lineal del programa y saltar a otro punto del mismo. Pueden equivaler a la instrucción GOTO que traen muchos lenguajes de programación.

Instrucciones de control. Son instrucciones especiales o de control que actúan sobre el propio microprocesador. Permiten acceder a diversas funciones, como por ejemplo activar o desactivar las interrupciones, pasar órdenes al coprocesador matemático, detener la actividad del microprocesador hasta que se produzca una interrupción, etc.

EJECUCIÓN DE LAS INSTRUCCIONES

EJECUCIÓN DE LAS INSTRUCCIONES

Para que un programa pueda ser ejecutado por un ordenador, ha de estar almacenado en la memoria central (memoria RAM). El microprocesador tomará una a una las instrucciones que lo componen e irá realizando las tareas correspondientes.

 Se denomina ciclo de instrucción al conjunto de acciones que se llevan a cabo en la realización de una instrucción.

Se compone de dos fases:

• Fase de búsqueda
• Fase de ejecución

Fase de búsqueda. En esta fase se transfiere la instrucción que se va a ejecutar desde la memoria central a la unidad de control.

Fase de ejecución. Consiste en la realización de todas las acciones que conlleva la propia instrucción.

Una forma de clasificar los microprocesadores es en función de las instrucciones que son capaces de ejecutar. Podemos encontrar dos tipos: microprocesadores: con tecnología CISC y RISC.

CISC Complex Instructions Set Computer, Ordenador con un conjunto de instrucciones complejo.

RISC Reduced Instructions Set Computer, Ordenador con un conjunto de instrucciones reducido.