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					                                       Departamento de Ciencias & Tecnología
                                                CURSO: Literacia & Informática
                                                                           GEIC 1000
                                                    HARRY ALICES-VILLANUEVA, PH.D.




FUNCIONAMIENTO INTERNO DE UN SISTEMA COMPUTARIZADO




P
         ara llevar a cabo todos nuestros procesos matemáticos, los seres
         humanos trabajamos en el sistema numérico decimal. Sin embargo, las
         computadoras no son así. El sistema numérico en el cual se basan
todas las computadoras es el sistema numérico binario, a pesar de que el ábaco
se basa en el sistema numérico de base cinco. ¿Por qué las computadoras
trabajan en binario? El sistema decimal tiene diez dígitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y
9. El sistema binario tiene solo dos dígitos: el 0 y el 1. El utilizar el sistema
binario, facilita los circuitos ya que solamente hay dos estados. Esto simplifica
grandemente el diseño y la construcción de un sistema, además de hacerlo más
rápido pues solamente hay dos estados envueltos.


Todo carácter en el teclado tiene un número binario de ocho dígitos asignado.
Por ejemplo, la letra A (“A” mayúscula) = 01000001BIN. Cada digito recibe el
nombre de bit (binary digit). Ocho digitos binarios (una combinación de ocho
ceros o uno) recibe el nombre de byte (BinarY TErm). Por ejemplo, el byte
correspondiente a la letra A mayúscula es 01000001BIN. Todo en términos de
computadoras se mide en bytes y bits. Por ejemplo, 1 kilobty (1 Kb) es igual a
más o menos 1000 bytes (en realidad son 210 = 1024 bytes). Así mismo, 1 Mb (1
Megabyte) es igual a 1,000,000 de bytes; un Giga = 1 billón de bytes, etc. La
tabla siguiente ilustra el valor numérico y los prefijos que se utilizan. La
tecnología avanza tanto, que más prefijos serán necesarios eventualmente. ¡Un
CD puede contener 750 Mb!!!! Un DVD puede contener varios Gigabytes.

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FUNCIONAMIENTO INTERNO DE UN SISTEMA                      HARRY ALICES-VILLANUEVA, PH.D.
            Nombre Abrev.                         Valor Numérico

              Kilo       K                           210 = 1,024
             Mega        M                       220 = 1,048,576
             Giga        G                    230 = 1,073,741,824
             Tera        T                  240 = 1,099,511,627,776
             Peta        P               250 = 1,125,899,906,842,624
              Exa        E             260 = 1,152,921,504,606,846,976
             Zetta       Z           270 = 1,180,591,620,717,411,303,424
             Yotta       Y       280 = 1,208,925,819,614,629,174,706,176


¿Qué significan bits y bytes en términos electrónicos? Representan simplemente
cargas eléctricas. El cero se indica como OFF y el uno como ON. También
pueden indicar voltajes. Otros términos son para el 1 HIGH y para el 0 LOW.
Recuerde que todo el funcionamiento de la computadora es electrónico.
Electricidad es precisamente eso: flujo de electrones. El electrón es la partícula
subatómica más liviana. Se estima que el peso de una sola pestaña equivale al
peso de todos los electrones en el cuerpo de una persona. Por lo tanto, un byte
como 01000001BIN lo que en realidad indica es un flujo de corriente, un flujo de
electrones o una onda que se puede representar así:




                     0       1   0      0    0       0   0   1


Como los electrones son tan livianos, esta onda viaja rápidamente por los
componentes internos del sistema, indicando que la tecla que ha sido oprimida
es la letra A mayúscula. Esto sucede tan rápidamente, que la letra A aparece en
pantalla tan pronto usted oprime la misma en el teclado. Existe un código
llamado el código ASCII (American Standard Code for Information Interchange).
En el mismo aparecen los números binarios correspondientes a todos los
símbolos en el teclado. Un resumen del código se incluye aquí:


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Para invocar el código ASCII se marca el número decimal correspondiente
mientras se mantiene hundida la tecla ALT en el teclado (la tecla ALT está
localizada a ambos lados de la barra espaciadora). Por ejemplo, al oprimir
ALT+38 aparece & en la pantalla.


Los números dados están en decimal. El 32DEC equivale a la barra de espacio.
Los primeros 31 números se reservan para las teclas que no representan
caracteres (ESC, ENTER, CTRL, etc.) Cambiar de decimal a binario es muy
fácil; todo se basa en la base 2.


              20 = 1         25 = 32
              21 = 2         26 = 64
              22 = 4         27 = 128
              23 = 8         28 = 256
              24 = 16        29 = 1024



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Recuerde que un byte es igual a ocho bits. Por lo tanto, no es necesario seguir
más allá en las bases de dos.


CAMBIAR DE DECIMAL A BINARIO


EJEMPLO: Cambiar el número 65DEC a binario.


   1.       Contamos hasta qué base de dos cabe el 65 sin sobrepasarnos. El 65
            llega hasta 26. Desde 20 hasta 26 hay 7 valores. Por lo tanto, el 65DEC
            tendrá siete dígitos en binario.
   2.       Ahora hacemos el siguiente razonamiento dejando espacios en blanco
            para colocar los dígitos decimales:




 26 = 64       25 = 32     24 = 16       23 = 8     22 = 4         21 = 2       20 = 1


¿Cuántas veces cabe el 26 (64) en 65. Una vez. Colocamos entonces uno en
ese espacio:


    1
    26           25           24           23         22             21           20


Restamos: 65 – 26 = 65 - 64 = 1. Ahora nos preguntamos cuántas veces cabe el
25 (32) en 1. Cero vez. Colocamos entonces cero en ese espacio:


    1             0
        6
    2            25           24           23         22             21           20


Así mismo, el 24 = 16, 23 = 8, 22 =4, no caben en uno. Colocamos cero en esos
espacios.



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    1            0            0             0            0                0
    26           25           24            23           22               21         20
Ahora nos queda 20 =1. El uno cabe una vez en uno. Colocamos 1 en ese
espacio.


    1            0            0             0            0                0          1
    26           25           24            23           22               21         20


Quiere decir que el 65DEC corresponde a 1000001BIN. Como cada byte contiene
ocho bits, podemos colocar un cero a la izquierda y entonces tenemos 65 DEC =
01000001BIN correspondiente a la letra A mayúscula. Sería un buen ejercicio el
que usted construya una tabla ASCII en binario. Se dará cuenta de que
subgrupos de caracteres comienzan con los mismos cuatro dígitos binarios.


CAMBIAR DE BINARIO A DECIMAL


Para cambiar de binario a decimal, hacemos lo contrario.


Ejemplo: cambiar el número binario 01000001BIN a decimal.


   1.      Determinamos que base de dos corresponde a los dígitos igual a uno:


    1            0            0             0            0                0          1
    26                                                                               20


                      27     26        25    24     23        22     21        20


   2.      Sumamos las bases de dos correspondientes a los dígitos igual a 1:
                                   26 + 20 = 64 + 1 = 65DEC




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En realidad lo que estamos haciendo es multiplicando cada digito del número
binario por su base de acuerdo a la posición. Como cualquier número
multiplicado por cero da igual a cero, no tomamos los dígitos igual a cero en
consideración.


COMPONENTES DE UN SISTEMA


Para explicar el funcionamiento interno de un sistema, recordemos los
componentes del mismo con el siguiente diagrama:




                            Unidad                 Unidad de
                              De                   Aritmética y
   Periferales              Control                  Lógica               Periferales
       De                                                                     De
     Entrada                                                                Salida

                                       Memoria
                                       Principal




Ya vimos en una artículo anterior que entre los periferales de entrada están el
teclado, el scanner, la unidad de disco (Entrada/Salida). Entre los periferales de
salida están la impresora y el monitor. Se define un periferal cmo aquél equipo
directamente conectado a la Unidad Central de Procesamiento o el CPU (Central
Procesing Unit). El CPU se compone de tres componentes básicos:




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   1.      La unidad de aritmética y lógica (ALU: Arithmetic Logic Unit)
   2.      La unidad de control
   3.      La memoria principal


Veamos cada componente por separado.


LA UNIDAD DE CONTROL


Podemos definir unidad de control como la parte de un computador que dirige la
secuencia de operaciones, de instrucciones y envía señales de control a otras
unidades del sistema computarizado. En otras palabras, la unidad de control es
la que regula todo lo relacionado a hardware o equipo en un sistema. Si
enviamos un documento a la impresora, la unidad de control se encarga de
activar la impresora y de dirigir el documento hacia ese periferal. Así mismo, si
guardamos o sacamos algo del disco duro (hard disk) o de un diskette, es la
unidad de control la que se encarga de activar la unidad de disco. Todo lo
relacionado con equipo en un sistema está dirigido y controlado por la unidad de
control.


LA UNIDAD DE ARITMÉTICA Y LÓGICA (ALU)


Este componente electrónico se encarga de dos funciones básicas:
   1.      Operaciones aritmética
   2.      Operaciones lógicas


Cuando nos referimos a operaciones aritméticas, nos referimos a sumar, restar,
multiplicar y dividir (+, -, *, /). Estas son las únicas funciones que lleva a cabo el

ALU. Una operación como 34 es llevada a cabo de la forma 3 ☓ 3 ☓ 3 = 9 ☓ 3 =

27. Aún un problema de cálculo diferencial es resuelto llevando a cabo las cuatro

funciones básicas de suma, resta, multiplicación y división.

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LA MEMORIA

Dentro del CPU la memoria se puede clasificar básicamente en dos tipos:
   1.      ROM (Read Only Memory)
   2.      RAM (Random Access Memory)
Estos chips de memoria tienen funciones básicas e inherentes a estos. La
memoria RAM es la memoria que está disponible al usuario. Cuando estamos
trabajando en un documento, por ejemplo, ese documento está en RAM. Cuando
activamos la computadora, parte del sistema operativo pasa a RAM. Sin
embargo, este tipo de memoria es volátil. Esto significa que si la electricidad es
suspendida, todo lo que hay en RAM se pierde si no ha sido guardado antes.
La memoria ROM por el contrario no es volátil, sino permamente. El usuario
regular no tiene acceso a la memoria ROM. En estos chips se guarda
información, data y programación, que son necesarios para el funcionamiento
del sistema. El fabricante programa los chips de ROM. Si se dañan estos chips,
el sistema o puede funcionar adecuadamente.




EL PROCESADOR
El ALU y la unidad de control, ambos juntos, constituyen lo que llamamos el
procesador. Una máquina es tan rápida, como rápido sea su procesador. La
velocidad del procesador depende de dos factores:
   1.      Ciclos de operación que ejecuta por unidad de tiempo.
   2.      Cantidad de data procesada por ciclo




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¿Qué es un ciclo de operación?


Un ciclo de operación consiste en un movimiento de bits entre un componente
del sistema y otro componente. En el siguiente diagrama, cada flecha puede
representar un ciclo de operación.




                            UNIDAD                 UNIDAD DE
                              DE               ARITMÉTICA Y
  PERIFERALES              CONTROL                  LÓGICA              PERIFERALES
        DE                                                                   DE
    ENTRADA                                                                SALIDA

                                       MEMORIA
                                       PRINCIPAL




Si estamos imprimiendo, por ejemplo, los bits van de memoria al periferal de
salida (impresora). Si estamos entrando datos por el teclado, vamos del periferal
de entrada a la memoria principal. También los bits pueden viajar, siempre en
ciclos, desde la unidad de control a la memoria principal, de memoria principal al
ALU, entre Control y ALU o entre el procesador y la memoria. Técnicamente,
cada ciclo ocurre uno a la vez. Un millón de ciclos por segundo (ciclos/segundo)
equivale a lo que llamamos un Megahertz (1MHz). Un billón de estos ciclos por
segundo equivalen a un Gigahertz (1 GHz), como la mayoría de los
procesadores hoy día, y así sucesivamente.


Con respecto a la cantidad procesada por ciclo, si tenemos un procesador que
procesa 8 bits/ciclo, significa que por cada ciclo están moviéndose en un
momento dado, 8 bits. Un procesador de 16 bits maneja 16 bits por ciclo. Hay
una relación directa entre la data procesada por ciclo y la velocidad del

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procesador. Un procesador de 16 bits es el doble de rápido que uno de ocho
bits; en otros palabras, lo que el procesador de 8 bits hace en dos segundos, un
procesador de 16 bits lo haría en solamente un segundo y uno de 32 bits en
medio segundo. Hoy día hay procesadores mucho más rápidos que los
mencionados en este ejemplo a modo de ilustración. La tecnología avanza tanto,
que ya se considera una computadora obsoleta cada siete meses.


Recuerde: los ciclos de operación son independientes y se ejecuta uno a la vez.
Entonces, ¿cómo podemos estar entrando datos por el teclado e imprimiendo al
mismo tiempo? Simplemente, es que las impresoras hoy día tienen memoria.
Usted envia un documento al printer y este lo guarda en memoria liberando así
al procesador para que usted pueda seguir trabajando. Si la impresora no tuviera
memoria, tendríamos que esperar a que terminara de imprimir para poder seguir
utilizando la computadora.




REFERENCIA


En este trabajo, además de conocimientos personales del profesor, se utilizaron
páginas de InterNet y el siguiente libro:


The Illustrated Dictionary of Microcomputers, 3rd edition
Michael F. Hordeski
TAB Professional and Reference Books
1990


http://www.howstuffworks.com




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