LA ARQUITECTURA DE LA COMPUTADORA
En este
documento trata de la arquitectura de la computadora. La arquitectura del
computador se interesa por la estructura y desempeño de diferentes módulos
funcionales de la computadora y cómo interactúan para atender las necesidades
de procesamiento del usuario. La organización de las computadoras estudia la
manera en que se conectan los componentes de la circuitería de computadoras,
teniendo en consideración un cierto conjunto de especificaciones.
Este documento nos plantea un previo
conocimiento sobre la lógica digital, representación de datos, compuertas
lógicas, circuitos, una breve reseña sobre la historia de las computadores
digitales, la arquitectura del procesador, sus tipos de instrucciones, conjunto
de registros, dispositivos(sonido, gráficos, animación multimedia, sensores de
entrada, dispositivos de salida).
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| gráfico 1 ( arquitectura del la computadora) |
1-1
Computadoras digitales.
Los computadores digitales
han hecho posible muchos avances científicos, industriales y comerciales que no
se hubiesen podido lograr por otros medios. Nuestro programa espacial hubiese
sido imposible sin la vigilancia continua de tiempo real del computador y
muchas empresas de negocios funcionan eficientemente sólo con la ayuda del
procesamiento automático de datos. Los computadores se usan para cálculos
científicos, procesamientos de datos comerciales y de negocios, control de
tráfico aéreo, dirección espacial, campo educacional y en muchas otras áreas'
La propiedad más impactante de un computador es su generalidad. Puede seguir
una serie de instrucciones, llamadas programa, que operan con datos dados. El
usuario puede determinar y cambiar los programas y datos de acuerdo a una
necesidad específica. Como resultado de esta flexibilidad, los computadores digitales
de uso general pueden realizar una serie de tareas de procesamiento de
información de amplia variedad.
El computador digital
de uso general es el ejemplo más conocido de sistema digital. Otros ejemplos
incluyen conmutadores telefónicos, voltímetros digitales, contadores de
frecuencia, máquinas calculadoras, y maquinas teletipos. Típico de un sistema
digital es su manejo de elementos discretos de información. Tales elementos
discretos pueden ser impulsos eléctricos, los dígitos decimales, las letras de
un alfabeto, las operaciones aritméticas, los símbolos de puntuación o
cualquier otro conjunto de símbolos significativos. La yuxtaposición de
elementos discretos de información representa una cantidad de información. Por
ejemplo, las letras d, o y g forman la palabra dog. Los dígitos 237 forman un
número.
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| gráfico 1.1 (primera computadora digital en 1947 ENIAC) |
1-2 Representación de Datos
Hemos mencionado en varias
ocasiones que los computadores son capaces de manipular números, compuestos por
unos y ceros. Toda la información y los programas deben convertirse a unos y
ceros para que sean tratables. Esta restricción obliga al uso de un sistema de
numeración distinto al que estamos acostumbrados, conocido como sistema
decimal, o base 10. En el sistema decimal, existen 10 dígitos, y con esos
dígitos representamos cualquier número, de acuerdo a un esquema posicional.
Este esquema define el valor de cada digito, de acuerdo a su posición en el
número. El digito de más a la derecha es
el de menor valor, pues corresponde a las unidades, es decir 100. En el
siguiente digito, hacia la izquierda, cada unidad vale 10 veces más, pues
representa las decenas, es decir 101, y así sucesivamente.
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| gráfico 1.2 (tipos de datos) |
1-3 Sistema binario
El sistema de numeración
binario utiliza sólo dos dígitos, el cero (0) y el uno (1).
En una cifra binaria, cada
dígito tiene distinto valor dependiendo de la posición que ocupe. El valor de
cada posición es el de una potencia de base 2, elevada a un exponente
igual a la posición del dígito menos uno. Se puede observar que, tal y como
ocurría con el sistema decimal, la base de la potencia coincide con la cantidad
de dígitos utilizados (2) para representar los números.
De acuerdo con estas
reglas, el número binario 1011 tiene un valor que se calcula así:
1*23 +
0*22 + 1*21 + 1*20, es decir:
8 + 0 + 2 + 1
= 11
Y para expresar que ambas
cifras describen la misma cantidad lo escribimos así:
10112 =
1110
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| gráfico 1.3 ( ejemplo de un sistema binario)
1.4 Dispositivo
Los dispositivos de
entrada y salida son el conjunto de aparatos tecnológicos que usan las
distintas unidades de un sistema de procesamiento de información como una
computadora para comunicarse unas con otras.
Un dispositivo de entrada o salida puede ser cualquier tipo de unidad funcional o subsistema que forma parte del conjunto integral del sistema del ordenador. En todos los casos, pueden enviar señales o procesar información para establecer distintos tipos de comunicación interna y externa. El término entrada y salida o input / output (del inglés) también refiere a la ejecución de acciones u operaciones a través de dichos dispositivos. La mayoría de estos dispositivos permiten tanto la entrada como la salida de datos. |
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| gráfico 1.4 ( dispositivos de entrada y salida)
1.5 Dispositivo de sonido
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| gráfico 1.5 ( tarjeta de audio)
1.6 Dispositivo de imágenes
La calidad de una imagen representada
en un computador está determinada por la resolución con la que fue
digitalizada. La digitalización es el proceso mediante el cual una imagen es
transformada en información numérica. Básicamente, la imagen se representa en
una matriz de puntos, llamados pixels, manipulables en forma independiente.
En una imagen a color, los pixels
tienen información de color. En una imagen en blanco y negro, los pixels pueden
estar únicamente te encendidos o apagados. Una misma imagen puede digitalizarse
en distintas resoluciones. Por ejemplo, una fotografía de 10 × 5 cms. podría
digitalizarse en una matriz de 512 × 512 pixels, o en una de 1024 × 1024
pixels. En el segundo caso, existen más pixels por cada centímetro cuadrado de
la fotografía, por lo que la calidad de la imagen digitalizada será mayor. La
forma más simple para representar una imagen es mediante un mapa de bits, también
conocido como bitmap. En un bitmap, se asigna una cantidad constante de bits a
cada pixel de la imagen, y en esos bits se almacena la información de color, o
de tonalidades de gris, que representan al pixel. En el caso de imágenes en
blanco y negro, basta con asociar un bit con cada pixel. Así, una imagen de
1024 × 1024 pixels, en blanco y negro, puede representarse utilizando 2 20
bits, lo que equivale a 128 Kbyte
gráfico 1.6 (dispositivos que permiten ver o ingresar imagenes)
1.7 dispositivo de video
El video, así como el cine
y la televisión, se basa en una serie de cuadros que se pasan rápidamente
frente a la vista del espectador. El video es uno de los tipos de datos que
requieren mayor cantidad de espacio para su representación. Por esta razón, la
compresión es un factor determinante. Incluso los formatos comerciales, como el
DVD, existen gracias a complicados esquemas de compresión. La compresión de
video puede llevarse a cabo dentro de cada cuadro registrando diferencias
dentro del cuadro o entre cuadros registrando diferencias entre un cuadro y el
siguiente.
Dentro del ámbito de los
computadores, el formato MOV se originó en el mundo de los computadores
Macintosh de Apple, aunque actualmente se utiliza en todo tipo de computadores
Esta basado en MPEG-4 y es utilizado por conocidos programas como el Quicktime.
En esta gama de formatos se encuentra también el formato RealVideo, que es
bastante popular para transferir video por la Internet, junto con el Windows
Media de Microsoft. El formato AVI fue creado por Microsoft, para manipular
video dentro de su sistema operativo Windows, e incluye niveles muy bajos de
compresión de datos. Su nombre proviene de las siglas de Audio Video
Interleave. Este formato permite representar video compuesto de cuadros de
hasta 160 × 120 pixels, con una tasa de refrescamiento de 15 cuadros por
segundo.
gráfico 1.8 (dispositivos de vídeos)
1,8 Dispositivo de animación multimedia
Es un proceso utilizado
para dar la sensación de movimiento a imágenes o dibujos. Existen
numerosas técnicas para realizar animación que van más allá de los
familiares dibujos animados. Los cuadros se pueden generar dibujando,
pintando, o fotografiando los minúsculos cambios hechos repetidamente a un
modelo de la realidad o a un modelo tridimensional virtual; también es
posible animar objetos de la realidad y actores.
Es importante destacar
que las animaciones interactivas puede acoplarse en cualquier tipo de
presentación sea esta empresarial como mencionábamos, publicitaria, comercial y
hasta cultural, lo más importante es que la animación se acople a lo que
se está intentando mostrar y al mismo tiempo es fundamental que también
complemente el contenido de toda la presentación interactiva. La única
finalidad de ilustrar en una manera mucho más concreta el contenido que se está
intentando mostrar.
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| gráfico 1.8 ( en un espectaculo laser es un evento multimedia en vivo) |
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