El hardware de cómputo, ya definido en el capítulo 1, provee el fundamento físico básico para la infraestructura de la TI de la empresa. Otros componentes de la infraestructura — software, datos y redes — requieren hardware de cómputo para su almacenamiento u operación.
EL SISTEMA DE CÓMPUTO
Una computadora es un dispositivo físico que toma datos como entrada, transforma esos datos de acuerdo con las instrucciones almacenadas y da salida a la información procesada. Un sistema de cómputo contemporáneo consiste en una unidad central de procesamiento, almacenamiento principal, almacenamiento secundario, dispositivos de entrada, dispositivos de salida y los dispositivos de comunicaciones (véase la figura 6-1). La unidad central de procesamiento maneja los datos en bruto en un
formato más útil y controla las demás partes del sistema de cómputo. El almacenamiento principal guarda temporalmente datos e instrucciones del programa durante el procesamiento, en tanto que los dispositivos de almacenamiento secundario (discos magnéticos y ópticos, cinta magnética) guardan datos y programas cuando no se van a utilizar en el procesamiento. Los dispositivos de entrada, como el teclado o el ratón, convierten los datos e instrucciones en formatos electrónicos para ingresarlos en la computadora. Los dispositivos de salida, como las impresoras y las terminales de despliegue de video, convierten a los datos electrónicos producidos por el sistema de cómputo y los despliegan en un formato inteligible para las personas. Los dispositivos de comunicación proporcionan conexiones entre la computadora y las redes de comunicación. Los buses son rutas dentro de los sistemas de circuitos por donde se transmiten datos y señales a las distintas partes del sistema de cómputo.
A fin de que la información fluya a través de un sistema de cómputo en un formato apropiado para su procesamiento, todos los símbolos, imágenes o palabras se deben reducir a una cadena de dígitos binarios. Un dígito binario se llama bit y representa al 0 o al 1. Las computadoras, la presencia de una señal electrónica o magnética significa 1 y su ausencia significa 0. Las computadoras digitales operan directamente con dígitos binarios, ya sea en forma individual o unidos entre si para formar bytes. Una cadena de 8 bits, que la computadora almacena como una unidad, se llama byte. Cada byte se puede utilizar para guardar un número decimal, un símbolo, un carácter o parte de una imagen (véase la figura 6-2).
La CPU y el almacenamiento principal
La unidad central de procesamiento (CPU, por sus siglas en inglés) es la parte del sistema de cómputo en la que se da la manipulación de símbolos, números y letras y controla las demás partes del sistema de cómputo. Ubicada cerca de la CPU está el almacenamiento principal (denominado a veces memoria primaria o memoria principal), donde se almacenan temporalmente los datos y las instrucciones del programa durante el procesamiento. Los buses dan rutas para trasmitir datos y señales entre la CPU, el almacenamiento principal y los demás dispositivos del sistema de cómputo. Las características de la CPU y del almacenamiento principal son muy importantes para determinar la velocidad y capacidad de una computadora.
La figura 6-3 también muestra que la CPU consta de una unidad lógica y aritmética y una unidad de control. La unidad logia y aritmética (ALU, por sus siglas en inglés) realiza las principales operaciones lógicas y matemáticas de la computadora. Suma, resta, multiplica y divide, determinando si un número es positivo, negativo o cero. Además de efectuar funciones aritméticas, una ALU debe ser capaz de determinar que una cantidad sea mayor o menor que otro y cuándo dos cantidades son iguales. La ALU puede realizar operaciones lógicas en letras y números.
La unidad de control coordina y controla las demás partes del sistema de cómputo. Lee un programa almacenado, una instrucción a la vez, y dirige a los demás componentes del sistema de cómputo para realizar las tareas requeridas por el programa. La serie de operaciones requeridas para procesar una sola instrucción de máquina se denomina ciclo de máquina.
El almacenamiento principal tiene tres funciones. Almacena todo o parte del programa de software bajo ejecución. También guarda los programas del sistema operativo que manejan el funcionamiento de la computadora. Finalmente, el área de almacenamiento principal mantiene los datos que el programa está utilizando. Con frecuencia, el almacenamiento principal interno se llama RAM, o memoria de acceso aleatorio. Se le llama RAM porque puede tener acceso directo a cualquier ubicación seleccionada al azar en la misma cantidad de tiempo.
La memoria principal se divide en ubicaciones de almacenamiento llamadas bytes. Cada ubicación contiene un conjunto de ocho conmutadoras binarios o dispositivos, cada uno de los cuales puede guardar un bit de información. El conjunto de ocho bits que se encuentran en cada ubicación de almacenamiento es suficiente para guardar una letra, un dígito o un símbolo especial (como el de $). Cada bit tiene una dirección única, parecida a un buzón de correo, que indica dónde se localiza en la RAM. La computadora recuerda dónde se ubican los datos entre los bytes con sólo rastrear estas direcciones. La capacidad de almacenamiento de la computadora se mi en bytes. La tabla de 3-1 enlista las principales mediciones de la capacidad de almacenamiento de la computadora y la velocidad de procesamiento.
El almacenamiento principal se compone de semiconductores, que son circuitos integrados formados por miles e incluso millones de pequeños transistores impresos en pequeños chips de silicón. Hay diversos y variados tipos de memoria semiconductora utilizados en el almacenamiento principal. La RAM se usa para almacenamiento de datos o instrucciones de programas a corto plazo. La RAM es volátil: su contenido se perderá cuando se interrumpa el abastecimiento electrónico de la computadora por una carencia de energía o cuando se apague la computadora. La ROM, o memoria de solo lectura, sólo se puede leer; no se puede escribir. Los chips de la ROM ya vienen quemados o almacenados con los programas desde el fabricante. La ROM se utiliza en computadoras de propósito general para guardar programas importantes o de uso frecuente.
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