SISTEMA INFORMÁTICO

Un sistema informático es el conjunto de componentes hardware necesarios para la explotación de las aplicaciones informáticas o software.

El objetivo del SI es dar soporte al procesado, almacenamiento, entrada y salida de datos. 

ESTRUCTURA BÁSICA DE UN SISTEMA INFORMÁTICO

Un sistema informático está formado por cuatro componentes básicos:

La parte física o hardware está formada por:

• Unidad Central de Proceso.
• La memoria auxiliar.
• Dispositivos de entrada/salida o periféricos.
• Buses de comunicación.

 

 

La parte lógica o software está formada por:

• Sistema Operativo.
• Aplicaciones.  

 

La parte humana o Humanware, se dividen en dos grandes grupos:

• El profesional informático: Personas encargadas de controlar y manejar las máquinas para que den  un buen servicio.
• Los usuarios.

El software que viene incorporado en el harware llamado Firmware.

ARQUITECTURA VON NEUMANN

 

En la actualidad se utilizan dos tipos principales de ordenadores:

ANALÓGICOS                                                                                                          DIGITALES

Sin embargo, el término ordenador suele utilizarse para referirse exclusivamente al tipo digital.

Existen muchas opciones posibles a la hora de diseñar un ordenador digital. En la actualidad, la más acepatada es la denominada arquitectura de Von Neumann, propuesta por el matemático húngaro John Von Neumann en 1945.

Esta arquitectura consta de las siguientes partes:

Unidad de memoria (UM)

 Es la encargada de almacenar la información. Esta arquitectura se caracteriza por utilizar dicha unidad tanto para almacenar información como para programas. Aquí surge el concepto de programa almacenado.

La memoria se organiza en varios niveles en función de su velocidad. Estos niveles están diseñados de forma que las memorias más rápidas se sitúan en los niveles más bajos.

Existe una relación entre la velocidad de una memoria y su capacidad y coste: a mayor velocidad, mayor coste y menor capacidad.

Los niveles de jerarquía son estos:

•  Auxiliar: Esta memoria se usa como soporte de respaldo de información, pudiendo situarse en medios extraíbles o en red.
• Secundaria: También llamada memoria de disco. Se utiliza para almacenar información de forma permanente, por lo que es de alta capacidad.
• Principial: Conocida también como meria RAM. Es el bloque que constituye realmente la UM. Se emplea para almacenar datos y programas de forma temporal.
• Caché: Memoria intermedia entre la UM y la CPU utilizada como apoyo para acelerar los accesos de la CPU a la UM. La cahe, en realidad, está dispuesta en varios niveles (L1, L2, L3, L4) siendo la L1 la más rápida y de menor capacidad, y la L4 más lenta y de mayor capacidad.
• Registros: Son memorias de alta velocidad y baja capacidad utilizadas para el almacenamiento intermedio de datos en las unidades funcionales, especialmente en la UC y la UAL.

Los niveles 0, 1 y 2 constituyen lo que se conoce como la memoria interna del equipo. El resto de niveles conforman la memoria externa. La unidad de memoria está compuesta por un elemento de memoria y dos registros auxiliares.

El elemento de memoria está compuesto por un conjunto de celdas, cada una de las cuales tiene capacidad para 1B. Todas las celdas están identificadas por un número llamado dirección de memoria.

Los registros auxiliares son:

• Un registro de direcciones (RD) utilizado para almacenar de forma temporal la dirección de memoria de un dato o instrucción. Enlaza el bus de direcciones con la memoria de forma unidireccional: desde el bus hacia la memoria.
• Un registro de datos (RM) que almacena temporalmente cualquier dato o instrucción que se intercambie con la memoria. Enlaza el bus de datos con la memoria de forma bidireccional: desde el bus a la memoria y viceversa.

Sobre la memoria se pueden realizar dos tipos de operaciones:

• Lectura: Se accede a la información que contiene.
• Se introduce información en la memoria. 

Estas dos operaciones trabajan en exclusión mutua, es decir, que durante el tiempo que se realiza una lectura o escritura la memoria no está disponible para ninguna otra operación. 

En una operación de lectura se envía a través del BA la dirección de la celda a ller. Esta dirección se comunica al RD y se extrae la información al BD a través del RM. 

En una operación de escritura se envía, por un lado, el dato a escribir al RM a través del BD y por otro, la dirección donde se escribirá añ RD a través del BA.

Del funcionamiento de la UM se desprende que la velocidad de la memoria no es un valor fijo, sino que depende en gran parte de cómo gestione la CPU sus acciones, de la carga del sistema, etc.

Unidad Central de Proceso (CPU) o microprocesador.

Es el circuito integrado por millones de componentes electrónicos. Se encarga de interpretar las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos.
Se constituye por:

• Unidad de Control (UC): Su objetivo es gestionar y coordinar todas las unidades funcionales para obtener el fin deseado. Gran parte de la complejidad de un ordenador reside en el diseño de esta unidad ya que, dependiendo de cómo funicones, así será el rendimiento del equipo.
• Unidad aritmético-lógica (UAL): Tiene como cometido realizar las operaciones necesarias para procesar la información.
•  Su propia memoria integrada que no es la RAM.

 Unidad aritmético-lógica (UAL)

 La UAL es el verdadero núcleo de cálculo del ordenador ya que se encarga de realizar las operaciones aritméticas (suma, resta,..) y lógicas (comparación, regación,..) ordanadas por la UC.

El elemento principal en la UAL es el operador. Un operados es un componente electrónico cuya misión es realizar un cálculo. Los operadores se pueden calsificar según:

•  Su ámbito: En genéricos, ya que pueden realizar diferentes operaciones o específicos ya que solo pueden realizar un tipo de operación.

• El número de operandos: En monádicos, ya que solo permiten una entrada, por ejemplo, el negador. Diádicos, ya que permiten dos entradas, por ejemplo, el operador suma, o triádicos, ya que permiten tres entradas, por ejemplo, el condicional.
   
• Su capacidad de operar: En serie, ya que reciben la información en una secuencia de bits y los procesan uno a uno hasta terminar toda la ristra. En paralelo ya que recepcionan la información en bloques de bits, que procesan de forma simultánea.
  
  
  

UNIDAD DE CONTROL

La UC se encarga de buscar las instrucciones en la UM, interpretarlas y generar en cada momento las órdenes necesarias para ejecutar la operación requerida por cada instrucción. La UC está compuesta por:

• Circuito de control: Genera señales de control necesarias para gobernar el ordenador. Sus partes principales son:
• Decodificador: Interpreta la instrucción y determina el conjunto de órdenes necesarias para llevarla a cabo.
• Secuenciador: Distribuye de forma ordenada las señales de control correspondientes a cada orden recibida.

• Reloj: Es un circuito que genera pulsos, los cuales marcan la temporización básica del sistema. El reloj se utiliza como elemento sincronizador de todos los movimientos que se realizan en el ordenador.
• Registros: Son utilizados por el circuito de control para labores auxiliares diversas (reslutados intermedios, direcciones...)

Unidad de Entrada/Salida (UE/S)

 Su misión es realizar las operaciones de introducción y extracción de información en el ordenador. Es el bloque que le da realmente sentido a la utilidad de un ordenador, ya que le permite al usuario introducir informacion en él y al ordenador mostrarle información al usuario.

Buses de comunicación: Todas estas unidades se comunican entre sí a través de unos canales llamados buses. Los buses pueden ser de diferentes tipos, en función de lo que circule por ellos:

• Bus de Datos (BD): Transfiere datos entre los elementos del ordenador.
• Bus de Direcciones (BA): Transfiere direcciones entre la UC y UM.
• Bus de Control (BC): Emite las señales de control que gobiernan el funcionamiento de las unidades.

Enlaces donde he encontrado la información:

http://www.youtube.com/watch?v=ke9ciCju1aY
http://es.wikipedia.org/wiki/Jerarqu%C3%ADa_de_memoria
http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_von_Neumann