Tema 1. Informática básica. Representación y comunicación de la información: elementos constitutivos. Características y funciones. Arquitectura de ordenadores. Componentes internos de los equipos microinformáticos.

1. Informática básica
1.1. Sistemas informáticos
1.1.1. Introducción

El término informática proviene del francés informatique, implementado por el ingeniero Philippe Dreyfus a comienzos de la década del los 60.

Informática es un acrónimo de “information” y “automatique”. De esta forma, la informática se refiere al procesamiento automático de información mediante dispositivos electrónicos.

El término sistema se aplica generalmente al conjunto de acciones, personal y procedimientos relacionados con el desempeño de una tarea. De forma similar, el termino sistema informático se utiliza para nombrar al conjunto de elementos necesarios (computadora, programas, terminales, equipo humano, etc.) para la realización y explotación de aplicaciones informáticas. Es decir, es el conjunto de personas, máquinas y procedimientos que se utilizan para llevar a cabo una tarea informática o de proceso de datos.

El objetivo del presente tema es el estudio de los tipos de máquinas que se utilizan en
un sistema informático.

1.1.2. Definición
Formalmente se define sistema informático como el conjunto de elementos físicos y lógicos necesarios para la realización y explotación de aplicaciones informáticas. El desarrollo de un sistema informático se compone del estudio y análisis del sistema actual y el que se pretende crear, el diseño de todos sus detalles y elementos, el diseño y programación de todos sus algoritmos, las pruebas de buen funcionamiento de los mismos, la implementación del sistema en la computadora donde va a realizar su trabajo y, por ultimo, la evaluación del sistema y su mantenimiento.

La aplicación de la informática a las diversas situaciones a resolver por su mediación se realiza a través de los denominados sistemas informáticos.

El esquema más sintético del sistema informático apropiado sería algo como:

— Entrada: conjunto de datos o información que debe ser procesada de forma automática.
— Proceso: núcleo del sistema informático que pone en práctica los métodos de proceso o tratamiento (transformación, elaboración y manipulación) de la información de entrada.
— Salida: información resultante del proceso operado en el sistema informático.

1.1.3. El equipo informático

El sistema informático puede descomponerse, a su vez, en distintos subsistemas dependiendo de la complejidad del mismo. El máximo nivel de descomposición es el llamado equipo informático, el cual está formado por al menos un ordenador y su correspondiente software.

Entendemos por ordenador o computadora el elemento físico encargado de procesar la información. Consiste en una máquina de origen electrónico capaz de realizar una gran variedad de trabajos a gran velocidad y con gran precisión, es decir, recogen, almacenan y procesan datos para producir información de acuerdo con las instrucciones proporcionadas por humanos en programas informáticos.

¿Por qué vamos a realizar diferentes clasificaciones?.- Piensa en la metáfora del sistema de lavado: ¿verdad que podrías hacer una división según el tipo de coche que permita lavar o turismos, camiones, autobuses, trenes, etc.? Y también podrías hacer una división según el tipo de lavado que permita realizar: completo, bajos, interior, etc.

Igual pasa con los sistemas informáticos, según se clasifiquen a través de un criterio u otro se pueden realizar diversas clasificaciones.

Las computadoras, atendiendo a sus elementos constructivos, historia, aplicaciones y prestaciones, se clasifican de diferente forma.

En primer lugar, según su historia se clasifican en generaciones que van desde la primera a la quinta.

En segundo lugar, y atendiendo a su construcción y diseño interno, se clasifican en maquinas con lógica cableada y lógica programable.

En tercer lugar, y atendiendo a su ámbito de aplicación, se clasifican en computadoras de uso general, científicas/técnicas y especializadas.

En cuarto lugar y atendiendo a su configuración física y a las señales que manejan, se clasifican en computadoras analógicas, digitales e híbridas.

A su vez las computadoras digitales según su potencia de cálculo y capacidad de almacenamiento se clasifican en supercomputadoras, computadoras o mainframes, minicomputadoras y microcomputadoras.

Por ultimo, las microcomputadoras tienen dos configuraciones típicas denominadas computadora personal y estación de trabajo.

Las computadoras personales actuales tienen una gran diversidad de formas y tamaños, distinguiéndose del modelo clásico las computadoras Portátiles, las Laptops, las Notebooks y las Pocket-PC.

1.2. Clasificaciones
1.2.1. Clasificación según generaciones
Ahora vamos a ver la clasificación de las computadoras según las generaciones donde han ido surgiendo sus elementos constructivos, aplicaciones y prestaciones.

La informática es una ciencia relativamente joven, dado que tiene sus orígenes en los años 40.
La historia de los ordenadores se divide en lo que se han llamado generaciones.

A lo largo de las mismas hemos ido disponiendo de distintos avances tecnológicos que han marcado la aparición de máquinas más potentes, de menor costo, así como una gran cantidad de aplicaciones (programas) que nos han ido ayudando cada vez más en la resolución de tareas complejas.

Atendiendo a la naturaleza de las computadoras diremos que en un principio fueron mecánicas en su totalidad.
En el siglo XIX se utilizaron dispositivos electromecánicos para su construcción.
Desde comienzos del siglo XX y hasta nuestros días la tecnología usada ha sido la electrónica, evolucionando con sus sucesivos avances: computadoras a válvulas, a transistores, con circuitos integrados, etc. Actualmente la investigación se basa en el futuro uso de la tecnología óptica.

Vamos a realizar un recorrido histórico por las diversas generaciones de las maquinas digitales.

Hemos de tener en cuenta que anteriormente ya habían sido construido elementos mecánicos de calculo como el “ábaco”, la maquina de calcular de Pascal, de Leibniz, y de diferencias de Babbage. Pero todos ellos estaban basados en medios, como se ha dicho mecánicos y no digitales.

El paso de una generación a otra ha sido determinado por avances hardware, excepto la quinta generación, en la que el determinante ha sido el software.

El salto de una generación a otra ha venido marcado siempre por características como:

— Miniaturización del tamaño de los ordenadores.
— Mayor fiabilidad: incremento del tiempo transcurrido entre dos fallos.
— Mayor potencia o capacidad de resolver problemas complejos.
— Superior velocidad de cálculo.

Existen cinco grandes generaciones en la historia de los ordenadores digitales:

• Primera generación [1946 – 1954]Es la etapa de las empresas iniciales del mundo informático (Remington Road (UNI-VAC) e IBM), que no venden sino que alquilan los ordenadores, tales son los elevados costes que comportan. Es la generación de las válvulas de vacío, con un soporte de programas muy rudimentarios escritos en código máquina.

• Segunda generación [1955 – 1964] La invención del transistor por W. Shockley va a marcar la diferencia con la primera generación; a principios de 1960 salen al mercado los primeros ordenadores transistorizados. Surge pues, como consecuencia de la aparición del transistor que sustituyó a las válvulas de vacío.

• Tercera generación [1965 – 1970] Los transistores son reemplazados por circuitos integrados (chip), que son encapsulados de gran cantidad de componentes discretos (resistencias, condensadores, diodos y transistores) sobre una pastilla de silicona o plástico.

Se usan tecnologías SSI (Short Scale Integration) y MSI (Medium Scale Integration). Los núcleos de ferrita se sustituyen por memorias de semiconductores.

Nace la microprogramación, segmentación y la multiprogramación. Nace la idea de compartir recursos por varios procesos o usuarios.

• Cuarta generación [1971 – 1981] La creación de un chip con envoltorio y hecho a base de silicio e integrado en una unidad central de proceso recibe el nombre de microprocesador por la empresa Intel (1971) que en su primera versión era de 4 bits. Luego vinieron los de 8 y 16 bits.

El precio de los equipos bajó y el nivel de prestaciones aumentó. Se llegan a fabricar microprocesadores de 32 y 64 bits.

La tecnología utilizada es la LSI (Long Scale Integration) y la VLSI (Very Long Scale Integration).

Nace el concepto de microcomputador que consiste en un computador integrado en un chip.

Y asociado a ese concepto el de PC (Computadores Personales), que son pequeños computadores para uso doméstico.

• Quinta generación [1982 – actualidad] Se continúa con el desarrollo de los PC’s, cada vez mas rápidos y potentes. Continúa el desarrollo de los supercomputadores.

Se empieza a hablar de Inteligencia Artificial. Aparecen los transputers, que son unidades microprocesadoras muy potentes con gran capacidad de memoria.

Hoy día existen múltiples proyectos de investigación y experiencias ya realizadas o en curso de realización en el terreno de la Inteligencia Artificial (IA) y de los Sistemas Expertos.

1.2.2. Clasificación según el ámbito de la aplicación

Haciendo referencia a la utilización o propósito para el cual hayan sido diseñados, cabe diferenciar entre:

• Ordenadores de uso general
Son máquinas de gran flexibilidad, aplicables a la resolución de cualquier problema sin más que cambiar el programa que lo instruye. Puede dedicarse a distintos tipos de aplicaciones, tales como gestión administrativa, cálculo científico, etc. El que realice una tarea u otra depende pues del programa que el usuario ordene ejecutar.

Hoy día, la práctica totalidad de los ordenadores son de uso general. Los ordenadores de empresas, profesionales y particulares son algunos ejemplos. La ciencia informática también está estrechamente ligada a los ordenadores de uso general, cuya versatilidad exige la puesta en práctica en todos los métodos y medios informáticos.

• Ordenadores científicos/técnicos
En los primeros años de los ordenadores electrónicos era frecuente diseñar equipos especialmente orientados a aplicaciones científico/técnicas; aplicaciones que exigían una gran velocidad de cálculo y elevado espacio de almacenamiento interno; si bien, no era determinante en ellos poseer una alta velocidad en las zonas de entrada de datos y salida de información.

El criterio diferenciador con respecto a los ordenadores de uso general y a los ordenadores científicos/técnicos, reside en su especialización hacia un marco de actividad muy determinado. Por ello utilizan periféricos no convencionales y su circuitería interna está diseñada para resolver con eficiencia un determinado tipo de tareas.

• Ordenadores especializados
Son los que únicamente pueden utilizarse para una aplicación concreta, cuando únicamente pueden resolver un tipo concreto y particular de problemas para los que han sido diseñados.
Se caracterizan porque ejecutan uno o muy pocos programas. También se denominan computadoras dedicadas.

Son múltiples los sectores industriales en los que están presentes máquinas especializadas. Por ejemplo:

— Ordenadores diseñados para el tratamiento gráfico, especialmente pertrechados para analizar imágenes, manipularlas o sintetizarlas.

— Ordenadores industriales, especializados en control de procesos de fabricación.

Algunos son incluso verdaderos cerebros que controlan brazos articulados o completos sistemas de robótica aplicados.

Es prácticamente imposible detallar todos los tipos de ordenadores especializados que existen, ya que su profusión ha sido elevadísima, sobre todo desde el nacimiento del procesador integrado en un chip o microprocesador.

Hoy se encuentran ordenadores especializados en el interior de un moderno automóvil, en los cajeros bancarios automáticos, en las máquinas de coser y en los equipos de alta fidelidad.

Otros ejemplos serían el que contiene un robot, el ordenador para el control del tráfico, el de un horno, el de video-juegos, el microondas, etc.

Dentro de este tipo de clasificación también podemos realizar otras subdivisiones:

A) Clasificación según el ámbito de uso
Esta clasificación se realiza en función del ámbito de aplicabilidad para el cual cada máquina concreta ha sido diseñada y comercializada.

— Ordenador de bolsillo: son los tan difundidos PDA, verdadero sustituto, con tremenda ganancia de precisión, de la antigua regla de cálculo.

— Ordenador doméstico: pensado para juegos, aprendizaje asistido por ordenador de diversas materias, gestión de agendas, pequeñas contabilidades domésticas, etc.

— Ordenador profesional: diseñado para satisfacer las necesidades de proceso de datos de una amplia gama de profesionales y también de pequeñas oficinas técnicas o empresas familiares.

— Ordenador departamental: ordenador con capacidad local para abordar con autosuficiencia la mayoría de necesidades del departamento, pero vinculado a un ordenador de mayor potencia y capacidad de archivos para aquellos procesos que requieren una mayor potencia en el procesador.

— Ordenador central: ordenador central de la empresa al cual recurren todos los usuarios cuando la capacidad local es insuficiente o para procesos compartidos.

— Red de ordenadores: conjunto de ordenadores vinculados entre sí para ofrecer
un mismo tipo de servicio a todo un conjunto muy amplio de usuarios de forma repartida para evitar sobrecargas y evitar que la caída de un ordenador único central represente la caída de todo el servicio.

B) Clasificación funcional de los ordenadores
Atendiendo al uso que hacemos de los ordenadores podemos dividirlos en:

— Servidores: ordenadores que prestan servicios a otros ordenadores. Son necesarios para aquellas situaciones en las que hay varios ordenadores que deben estar conectados entre sí.
El servidor suele almacenar los programas y los datos comunes más importantes y sirve de punto de conexión para los ordenadores entre sí.

Es el ordenador central de numerosas instalaciones de empresas de traducción.

— Ordenadores personales: ordenadores pensados para realizar tareas de manera independiente. Si la instalación cuenta con un servidor, pueden estar conectados al servidor y a través de él a otros ordenadores de la instalación.

En la actualidad además, los ordenadores personales pueden conectarse directamente a Internet.

1.2.3. Clasificación según el tipo de señal que manejan
En algunos procesos de tratamiento de la información, ésta se representará mediante magnitudes físicas (tensión, intensidad, temperatura, presión, etc.).

Cuando éstas pueden tomar un valor cualquiera dentro de un rango predeterminado, se dice que el sistema es del tipo analógico. Frente a estos sistemas están los sistemas digitales, en los que las magnitudes sólo toman valores discretos. Por ejemplo, si se utilizan señales de tensión para representar la información y estas señales toman los valores 5 y 0 voltios, el sistema es digital.

Un sistema digital restringido a sólo dos valores discretos, que se pueden representar mediante un bit, se dice que es binario.

Antes de hacer una clasificación formal de las computadoras según el tipo de señales que manejan, vamos a definir los conceptos fundamentales que intervienen en la misma.

Se dice que un suceso es de tipo continuo cuando la escala de manifestación de sus variables no tiene discontinuidades. Estos sucesos se denominan analógicos.
Son ejemplos: el tiempo, la temperatura, el caudal de un río, etc.
Son el tipo de señales que más se presentan en el mundo real.

Si la escala de manifestaciones de las variables de un suceso sólo tiene determinados valores, se dice que es de tipo discreto y recibe el nombre de digital.
Son ejemplos: tirar una moneda, la altura de un grupo de personas, el peso, etc.

MAGNITUDES DISCRETAS MAGNITUDES CONTINUAS

En una primera división podemos decir que existen tres tipos de computadoras: analógicas, digitales e híbridas.

Esta división se realiza atendiendo al tipo de información que es capaz de procesar.

— Las computadoras analógicas usan magnitudes que simulan a través de números el mundo físico actual. Están basadas en un componente analógico denominado amplificador operacional. El objetivo principal de estos computadores es la resolución de ecuaciones diferenciales (usadas en estudios superiores científicos).

Su funcionamiento esta dado por una unidad de control y su programación está dada por hardware a base de diferentes esquemas de conexión. Como hemos dicho su finalidad principal es el cálculo científico de problemas de cálculos complejos y es por ello que apenas se usan a nivel empresarial, profesional o particular.

La programación de los computadores analógicos se realiza mediante la creación de macrocircuitos conectados a través de cables externos. Los macrocircuitos que se conforman deben ser descritos mediante el mismo tipo de ecuaciones continuas o discontinuas que son válidas para el fenómeno que se trata de modelar, por lo que los resultados que se miden en los circuitos electrónicos son análogos
a las variables físicas del fenómeno estudiado.

Tienen semejanza con instrumentos de medida tales como amperímetro, voltímetro, termómetro, etc.; los cuales controlan la medida de una magnitud de forma continua.

Usualmente los voltajes admitidos en los ordenadores analógicos varían entre -10 volts y + 10 volts, y se incluyen todos sus valores intermedios.
Dentro del computador analógico existen tarjetas constituidas por circuitos electrónicos que cumplen las funciones de integrar con relación al tiempo, voltajes variables de corriente continua, de sumar voltajes, de invertir el signo de los voltajes, de multiplicar voltajes de entrada por una constante predefinida, de multiplicar voltajes variables.

Adicionalmente se incluyen compuertas lógicas OR, NOR, AND, NAND, FLIP-FLOP, etc., para aumentar la capacidad de modelamiento.

Los ordenadores analógicos aprovechan la similitud matemática entre las interrelaciones físicas de determinados problemas y emplean circuitos electrónicos o hidráulicos para simular el problema físico.

El ordenador analógico es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos.

El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de
escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones.

En el típico ordenador analógico electrónico, las entradas se convierten en tensiones que pueden sumarse o multiplicarse empleando elementos de circuito de diseño especial. Las respuestas se generan continuamente para su visualización o para su conversión en otra forma deseada.

— Las computadoras digitales procesan información de tipo digital (los 0 y 1 tan
conocidos) asociada a dos únicos voltajes fijos o casi fijos de 0 voltios y 5 voltios, respectivamente.

Son los más utilizados hoy en día (alrededor del 95%).

Los ordenadores digitales resuelven los problemas realizando cálculos y tratando cada número dígito por dígito. Todo lo que hace un ordenador digital se basa en una operación: la capacidad de determinar si un conmutador, o ‘puerta’, está abierto o cerrado.

Es decir, el ordenador puede reconocer sólo dos estados en cualquiera de sus circuitos microscópicos: abierto o cerrado, alta o baja tensión o, en el caso de números, 0 ó 1.

Sin embargo, es la velocidad con la cual el ordenador realiza este acto tan sencillo lo que lo convierte en una maravilla de la tecnología moderna.

Las velocidades del ordenador se miden en megahercios, o millones de ciclos por segundo. Un ordenador con una velocidad de reloj de 2400 MHz, velocidad bastante representativa de un microordenador o microcomputadora actual, es capaz de ejecutar 2400 millones de operaciones discretas por segundo, mientras que las supercomputadoras utilizadas en aplicaciones de investigación y de defensa alcanzan velocidades de miles de millones de ciclos por segundo.

El desarrollo de procesadores capaces de manejar simultáneamente 16, 32 y 64 bits de datos ha permitido incrementar la velocidad de los ordenadores.

La colección completa de configuraciones reconocibles, es decir, la lista total de operaciones que una computadora es capaz de procesar, se denomina conjunto, o repertorio, de instrucciones. Ambos factores, el número de bits simultáneos y el tamaño de los conjuntos de instrucciones, continúa incrementándose a medida que avanza el desarrollo de los ordenadores digitales modernos.

Tecnología básica

— Las computadoras híbridas poseen características de las dos anteriores. Se suele
tratar de una computadora digital que procesa información analógica, para lo cual tiene sus entradas y salidas controladas por medios de convertidores analógico-digitales y digitales-analógicos. Combinan el potencial de los computadores analógicos con la capacidad de los ordenadores digitales.

Generalmente los componentes digitales de este tipo de ordenadores cumplen las funciones de sistemas de adquisición y almacenamiento automático de señales analógicas, y de sistemas de generación de señales.

Por su parte, los componentes analógicos realizan el procesamiento análogo de ecuaciones complejas.

Los cálculos los realizan de forma analógica mientras que la entrada y salida de datos se hace de modo digital. La utilización del ordenador híbrido es frecuente en el control de procesos industriales, en ellos las funciones principales son controladas por un ordenador digital, mientras que la entrada de datos y salida de resultados se hace empleando ordenadores analógicos conectados con el digital.

1.2.4. Clasificación según su potencia de cálculo y capacidad de almacenamiento (clasificación técnica)

Todos los ordenadores digitales modernos son similares conceptualmente con independencia de su tamaño.

Sin embargo, pueden dividirse en varias categorías según su precio y rendimiento: el ordenador o computadora personal es una máquina de coste relativamente bajo y por lo general de tamaño adecuado para un escritorio (algunos de ellos, denominados portátiles, o laptops, son lo bastante pequeños como para caber en un maletín); la estación de trabajo, un microordenador con gráficos mejorados y capacidades de comunicaciones que lo hacen especialmente útil para el trabajo de oficina; el miniordenador o minicomputadora, un ordenador de mayor tamaño que por lo general es demasiado caro para el uso personal y que es apto para compañías, universidades o laboratorios; y el mainframe, una gran máquina de alto precio capaz de servir a las necesidades de grandes empresas, departamentos gubernamentales, instituciones de investigación científica y similares (las máquinas más grandes y más rápidas dentro de esta categoría se denominan superordenadores).

Una posible clasificación de los ordenadores, en función de su capacidad (entendiéndose por ésta la cantidad y calidad de recursos que posee una computadora para realizar trabajos complejos), sería la que se expone a continuación.

Podemos distinguir:

a) Supercomputadoras: ordenadores de gran volumen con gran capacidad, que suelen utilizarse para cálculos científicos. Presentan una gran velocidad de cálculo (en torno a los 50.000 MIP, millones de instrucciones por segundo). Generalmente poseen un gran número de procesadores que trabajan en paralelo.
Un ejemplo de estas computadoras es la Cray Y-MP de Cray Research Inc.

b) Computadoras ó Mainframes: se trata también de grandes ordenadores cuya finalidad suele ser dar soporte a grandes redes de comunicaciones con miles de usuarios integrados en las mismas.

Esta diseñada para dar servicio a grandes empresas y organizaciones. Su potencia de cálculo es menor que las anteriores pero sigue siendo del orden de varios millones por segundo. Soportan un gran número de terminales o estaciones de trabajo.

Pueden intervenir en procesos distribuidos en los que se conectan varias computadoras en paralelo, para así repartirse el trabajo a realizar.
Un ejemplo seria la IBM 3090.

c) Superminiordenadores: son equipos dedicados a tareas departamentales dentro de un organismo o empresa. Su principal capacidad es la de soportar gran cantidad de terminales, pues están orientados a la gestión. Dado su bajo precio en comparación con los grandes ordenadores, han ganado cuota de mercado frente a ellos.

d) Miniordenadores: equipos menos voluminosos con capacidad también para soportar a cientos de usuarios, pero con menores prestaciones. Su ventaja es un menor coste. Se trata de los que integran el núcleo de las pequeñas redes.
Un ejemplo seria la VAX y la AS/400.

e) Microordenadores: equipos monousuario con tecnología y prestaciones inferiores a los miniordenadores y, por tanto, con costes inferiores a las mismas. Su funcionamiento interno se basa en un microprocesador, con el se consigue cubrir una serie de prestaciones de potencia, cálculo, manejabilidad, portabilidad, precio, etc.

Que cubren la gama más baja y a la vez más popular del mundo de las computadoras.

Suelen ser los ordenadores que podemos encontrar en el ámbito doméstico. Dentro de las microcomputadoras se pueden distinguir dos grandes grupos:

• Estaciones de trabajo (Workstation): equipos monousuario de grandes prestaciones, entre las que destacan una gran capacidad de memoria principal(RAM) y velocidad de cálculo. Permiten la conexión de una red con una computadora de mayor potencia.

• Ordenadores personales (personal computer- PC): equipo fácil de usar y de grandes prestaciones. Generalmente posee un solo puesto de trabajo. Actualmente la mayor gama de equipos hardware y de aplicaciones software que existen en el mercado pertenecen a este grupo. Dentro de este tipo existe una clasificación según el tamaño, prestaciones, precio, etc.

Los tipos mas conocidos son: Desktop, Portátil, Laptop, Notebook y Pocket-PC o palmtop.

f) Nanoordenadores: a esta categoría pertenecen equipos con muy pocas prestaciones y orientados principalmente al entretenimiento doméstico. Hasta hace algunos años tuvieron amplio uso, aunque actualmente se están difundiendo ampliamente como consolas de videojuegos.

Nota: hemos de especificar que la separación entre una categoría y otra no está totalmente clara, ya que un mismo ordenador podrá pertenecer a un apartado u otro en función de los componentes instalados.

Por ejemplo, hoy en día podemos decir que los ordenadores personales suelen tener en torno a los 4 – 8 Gb de memoria RAM, mientras que un ordenador profesional puede llegar a los 128 Gb.

La tendencia actual de los sistemas informáticos es el diseño de sistemas abiertos.

Estos se definen como aquellos sistemas cuyas especificaciones son admitidas, aprobadas y mantenidas por los organismos de estandarización y normalización existentes.

Sus características fundamentales son:

— Portabilidad: posibilidad de utilizar el mismo software en computadoras de diferentes fabricantes.

— Interoperabilidad: posibilidad de que ordenadores de diferente fabricante trabajen conjuntamente.

— Escalabilidad: posibilidad de utilizar el mismo software en diferentes tipos de computadoras, desde un microordenador hasta un mainframe.

1.3. Unidades de información
Las herramientas creadas para desarrollar la informática, empezaron a funcionar con relés, dispositivos electromagnéticos que reciben una señal y optan por dos posiciones.

Combinando relés en serie o en paralelo, se pueden llegar a obtener gran cantidad de combinaciones posibles. Por todo ello la mejor forma de mandar información a un relé, es a través de un impulso, el cual puede ser representado por un número 1. Si por el contrario queremos que el relé permanezca en su posición actual no tendremos que mandarle señal, a lo que le asignaremos un 0.

Por ello el sistema más básico de funcionamiento de dichos dispositivos bastaría con estar formado por únicamente dos números el 1 y el 0, es entonces cuando se opta por elegir el sistema binario de numeración para la comunicación con dichos dispositivos, y a partir de entonces perdurará en toda la evolución de la informática.

A cada una de estas posibilidades (1 ó 0) le vamos a dar el nombre de BIT.

Cualquier tipo de información humana (lenguaje) tendremos que traducirla pues a numeración binaria, ya que la herramienta es lo único capaz de entender.

Así pues tendremos que crear algún tipo de convenio que a cada símbolo de nuestro lenguaje le asigne una combinación de unos y ceros.

Por lo expuesto anteriormente se deduce que con solo una cifra no podemos representar nuestro lenguaje, así que optaremos por hacer combinaciones de al menos 8 cifras (8 bits), y le daremos el nombre de BYTE u octeto.

Pero siguiendo con nuestro lenguaje, cuando nosotros tengamos que formar palabras, párrafos, documentos o información de mucho mayor tamaño no podremos bastarnos con los bytes, sino que emplearemos unidades mayores para facilitar el manejo de dicha información.

Estaremos hablando de los múltiplos del byte: Kilobyte, Megabyte, Gigabyte, Terabyte, Petabyte.

Resumiendo podemos expresar nuestras unidades en la siguiente tabla:

1 bit Es un 1 o un 0
1 byte 8 bits
1 Kilobyte (KB) 1024 bytes
1 Megabyte (MB) 1024 KB
1 Gigabyte (GB) 1024 MB
1 Terabyte (TB) 1024 GB
1 Petabyte (PB) 1024 TB
1 Exabyte (EB) 1024 PB

1.4. Sistemas de numeración

Entendemos por sistema de numeración el conjunto de normas y símbolos utilizados para representar la información. Así pues diremos que el sistema de numeración del ser humano en la vida cotidiana es el sistema decimal, formado por diez símbolos, a través de los cuales se pueden conseguir todos los demás.

Informáticamente hablando nos podemos encontrar con el sistema binario, que utiliza dos símbolos para formar cualquier tipo de información. Pero también existen otros sistemas utilizados en la informática como pueden ser el sistema octal, formado por 8 componentes, y el sistema hexadecimal, formado por 16 componentes.

El conjunto de normas para agrupar los componentes de cada sistema recibirá el nombre de código.
Algunos de ellos son el código ASCII o el EBCDIC y UNICODE entre otros.

1.5. Concepto de sistema de información

1.5.1. Definición de dato e información

Los términos dato e información, tan usados hoy en día, tienen significados diferentes (a la vez que son términos complementarios). Dato significa literalmente un “hecho”, que puede ser un número, cifra, carta, palabra, símbolo o gráficas que representan una idea, objetivo, condición o situación.

Los datos pueden incluir cosas tan diversas como boletas electorales, cifras de inventarios, lecturas de medidores de gas, registro de asistencia escolar, estadísticas médicas, informe de resultados
técnicos y cifras de producción.

Los datos son la materia prima de la cual se deriva la información, es decir, es una composición de datos (con un significado dentro de un contexto) que proporciona conocimiento, permitiendo así lograr algún objetivo.

En términos específicos, la información consiste en datos seleccionados y organizados con respecto al usuario, problema, tiempo, lugar y función.

Información es uno de los recursos más importantes del que disponen las organizaciones, tanto públicas como privadas.

Ejemplo.- Un fabricante de automóviles tiene intención de sacar un nuevo modelo al
mercado. Necesita conocer la opinión de sus posibles clientes. Entre las acciones a tomar decide elaborar una encuesta, en la que recogerá estas opiniones. Las respuestas recogidas son DATOS.

Si agrupamos, totalizamos y procesamos los datos obtendremos información útil para el Departamento de Marketing. Efectivamente tras un procesado de los datos de entrada (encuestas) obtenemos una INFORMACIÓN útil: El perfil de los potenciales compradores del nuevo modelo.

En este ejemplo todos los cálculos, agrupaciones, ponderaciones, y tendencias asociadas a datos son procesos. De hecho un proceso es cualquier manipulación efectuada a nuestros datos, con el objetivo de producir información.

Este proceso de “dato, proceso, información” es recursivo y así un conjunto de información preprocesada puede servir como “datos” a nuevos procesos que produzcan información de mayor calidad.

Los datos están constituidos por los registros de los hechos, acontecimientos, transacciones, etc.
La información implica que los datos están procesados de tal manera que resulten útiles o significativos para el receptor de los mismos.

La información estimula a la acción y su valor reside en que permite decidir mejor, ya que la decisión es el paso previo para toda acción.

Pero no toda la información es útil. Para que una información sea útil debe estar contextualizada; esta información debe ser relevante, completa, precisa, actualizada y asumible.

Llamamos calidad de información al conjunto de cualidades que, además de la capacidad de disminuir la incertidumbre, ayudan al receptor a tomar la decisión más ventajosa.

Estas propiedades son las siguientes:

A) Características de la información útil
— Relevancia: para el propósito de la decisión o el problema considerado (que sirva
para el hecho de decisión que la requiera).

— Precisión: exacta con la realidad, para que se pueda confiar en ella (que la infor-
mación no tenga errores).

— Completa: ha de ser completa para el problema.

— Adecuada: ha de ser adecuada para la decisión.

— Oportunidad: comunicada a tiempo para resultar útil. Se relaciona con el ciclo de entrada-proceso-entrega al usuario de la información, el cual debe de reducirse en su duración.

— Detallista: ha de llegar al nivel de detalle adecuado.

— Accesibilidad: facilidad y rapidez con la que se puede obtener la información.

— Claridad: grado en el que la información está exenta de expresiones ambiguas
(ha de ser comprensible para el receptor).

— Flexibilidad: concierne a la adaptabilidad de la información no sólo a más de una
decisión sino también a más de un responsable de la toma de decisiones.

— Verificabilidad: se refiere a que aunque varios usuarios examinen la misma información, todos pueden llegar a una misma decisión.

Toda organización requiere información para funcionar en un medio altamente competitivo y cambiante.
A través de la información, los individuos en las organizaciones, reducen la incertidumbre y son capaces de tomar decisiones posiblemente mas acertadas que en caso de no contar con ella.

Tanto en la vida diaria como en el medio empresarial, se manejan datos como elementos aislados que no indican absolutamente nada si no son procesados por algún medio y transformados en información.

Algunas de las operaciones que pueden ser realizadas con los datos independientemente del medio son:
— Captarlos: acción de registrar datos.

— Verificarlos: validación de datos.

— Clasificarlos: separar por categorías (por ejemplo: hombres y mujeres).

— Ordenarlos: colocar en una secuencia específica (por ejemplo: alfabéticamente).

— Resumirlos: además de la operación matemática, reduce los datos en sentido lógico.

— Calcularlos: operaciones aritméticas y lógicas.

— Almacenarlos: acción de guardar.

— Recuperarlos: buscar y acceder a datos (por ejemplo: tomar los expedientes de
un archivero).

— Copiarlos: cambiar de un dispositivo a otro ( Ej.: expediente a papel).

— Distribuirlos: entregar al usuario.

Todos los datos son susceptibles de ser transformados en información a través de algún mecanismo. Los tres medios actualmente identificables de procesamiento de datos son: manual, electromecánico (requiere del apoyo manual para realizar algún proceso) y electrónico (computadora).

Con la finalidad de tener una mejor comprensión de las características de la información, se han propuesto diferentes formas de clasificarla dependiendo del enfoque o perspectiva del que las agrupa, algunas de ellas, se describen a continuación:

— En relación con la organización: Interna y Externa.

— En relación a su naturaleza: Descriptiva (antecedentes), Rendimiento (presente), Predictiva (futura).

— De acuerdo con la posición del usuario: Estratégica, Táctica y Técnica.

— De acuerdo con el flujo de información: Horizontal o Vertical.

— De acuerdo con la calidad:
• Exacta o Precisa: significa que 1+1=2 (que la información está libre de errores).

• Oportuna: que la información se tenga en el momento adecuado y cuando es necesaria.

• Relevante: que contenga lo necesario para el hecho de decisión que la requiera ya que lo que es relevante para unos puede no serlo para otros.

Podríamos decir que la información es un conjunto de datos homogéneos relacionados entre sí que significa un aumento de conocimientos importantes para el usuario.

1.5.2. Definición de sistema y subsistema
Un sistema es un conjunto de elementos relacionados entre sí y que cooperan para la consecución de un determinado fin (objetivo). Es la suma total de partes que funcionan independiente o conjuntamente, para lograr ciertos resultados o productos, basados en necesidades.

El término sistema es ampliamente utilizado por el ser humano en la práctica totalidad de sus actividades y campos del saber. Hablamos del sistema político, sistema de alcantarillado, el Sistema Público Sanitario, Sistemas de Control y como no, sistemas de información.

Todo aquello que afecta y rodea a un sistema constituye su entorno.

Un sistema puede formar parte de otros sistemas. Los sistemas que tienen el mismo entorno son subsistemas del sistema que interviene como entorno y del cual forman parte.

Por tanto, en general los sistemas están formados por otros subsistemas, cada uno de ellos con sus propias metas.

Supongamos una empresa cualquiera. Esta empresa, liderada por su Dirección, se descompone en Departamentos, Marketing, Producción, Logística, Administración, Financiero, etc.

Cada uno de estos subsistemas se comportan como un sistema en sí mismo, que a su vez se puede dividir en otros tantos subsistemas con metas cada vez más acotadas.

Ha de verse un sistema como un conjunto de elementos que colaboran entre sí para alcanzar una meta, o múltiples metas, aceptando unas entradas, procesándolas y produciendo unas salidas de una manera organizada.

Los principales elementos presentes en cualquier sistema son:
— Los componentes del sistema.
— Las relaciones entre ellos, que determinan la estructura del sistema.
— El objetivo del sistema.
En todos los sistemas también podemos identificar otros elementos importantes
como son:
— El entorno del sistema: aquello que lo rodea, dentro del cual está ubicado.
— Los límites del sistema: la frontera entre lo que el sistema es y lo que constituye
el entorno.

Suelen existir relaciones entre el sistema y sus componentes y el exterior representa-
do por el contorno. Los sistemas relacionados con el exterior se denominan abiertos.

Enfoque sistémico: estudia el análisis del sistemas adoptando una visión global de los
subsistemas que se va refinando progresivamente mediante descomposición de Arriba-Abajo

y una vez identificados los límites y sus relaciones con el exterior se pasa a describir su inte-
rior abriendo la caja negra del sistema, identificando las grandes cajas internas o subsistemas

con las relaciones que lo ligan entre sí, donde de cada subsistema sólo me van a interesar sus
entradas y sus salidas; este proceso se va repitiendo hasta que los componentes son simples
y se pueden estudiar sin problemas: esto implica pensar globalmente y actuar localmente.
A) Características de los sistemas
Los sistemas muestran las siguientes características:
— La interacción e interdependencia de sus elementos.
— La persecución de un objetivo o finalidad.

1-18
Tecnología básica

— Los sistemas deben considerarse como un todo compuesto de partes que a su vez
pueden ser también subsistemas.
— La interacción con el medio ambiente.
— Los sistemas tienen entradas y salidas necesarias para otros sistemas por lo cual
tienen retroalimentación del medio.

— Transforman entradas en salidas las cuales son diferentes en su forma de las pri-
meras.

— La sinergia. Como concepto administrativo se refiere a que los elementos en
forma independiente tienen un resultado inferior al que generan al integrarse
para lograrlo.
— La equifinalidad o existencia de múltiples formas de lograr el objetivo del sistema.
Ejemplo 1: el Sistema Nacional de Salud.
— Objetivo probable: procurar, prevenir y mantener la salud de los españoles.

— Elementos: unidades, clínicas, hospitales del sector salud, e instituciones priva-
das de salud cada una de las cuales a su vez forman un subsistema.

— Sinergia: cada hospital o clínica es importante de manera individual, pero su fun-
cionamiento u operación individual no lograría cubrir o prevenir el bienestar de

toda la comunidad española.
— Ambiente: para identificar y resolver la problemática de salud del país se debe
enfrentar a desastres naturales, clima, sistema nacional financiero, políticas
nacionales de desarrollo nacional, etc.

— Equifinalidad: para lograr su objetivo lo puede hacer a través de programas nacio-
nales o instalación de nuevas clínicas o educando a la población para prevenir

problemas de salud lo que le da flexibilidad para alcanzarlo.
— Entrada-Proceso-Salida: el esquema de funcionamiento sería el siguiente.
Ejemplo 2: el sistema de frenos de un automóvil.
— Objetivo: detener el movimiento del automóvil.
— Elementos: balatas, pasta de balatas, tambores, líquido de frenos, conducto de
líquido de frenos, llantas, etc.
— Subsistemas: se relaciona con un sistema superior, esto es, el automóvil y cada
uno de los subsistemas (motor, eléctrico, seguridad, etc.).
— Ambiente: interactúa con las condiciones ambientales del auto, por
ejemplo, el sistema tendrá mayor desgaste si la temperatura y el
pavimento se encuentran calientes.

1-19
Informática básica.

— Sinergia: los elementos de un sistema de frenos en forma individual no propor-
cionarían el mismo beneficio que integrado a los demás elementos que confor-
man el sistema (¿de qué sirve una llanta, o el líquido de frenos si no existe un

conducto para colocarlo?).

— Equifinalidad: el objetivo de detener el automóvil también puede lograrse a tra-
vés del freno de mano o frenando con el motor del automóvil (equifinalidad).

1.5.3. Definición de sistema de información
Podemos definir “sistema de información” como el conjunto de procedimientos,

manuales y automatizados, y de funciones dirigidas a la recogida, elaboración, almacena-
miento, recuperación, condensación y distribución de información dentro de una organi-
zación, orientado a promover el flujo de las mismas desde el punto en que se generan hasta

el destinatario de las mismas; es un conjunto de elementos que trabajan armónicamente
para procesar datos y producir información.
Un sistema de información es un conjunto de información extensa y coordinada de
subsistemas racionalmente integrados que transforman los datos en información en una

variedad de formas para mejorar la productividad de acuerdo con los estilos y característi-
cas de los administradores. Esta transformación se realiza con base en los criterios de cali-
dad establecidos, que son el tiempo, la relevancia, la precisión, la retroalimentación y la

disponibilidad selectiva de los datos.

Los sistemas de información son aquellos sistemas creados por analistas y administra-
dores para llevar a cabo tareas específicas esenciales para el funcionamiento de la organi-
zación. Estas tareas varían desde el simple procesamiento de datos, como preparar las fac-
turas de los clientes, hasta proveer análisis complejos en los cuales se basa la

administración de la organización.

El desarrollo de los sistemas de información adecuados requieren una mezcla de cono-
cimientos de sistemas de computo, de sistemas de información, de cómo diseñar e implan-
tar un sistema de información y como adquirir el sistema de cómputo necesario. Los admi-
nistradores deben participar en estos procesos y, por esta razón, deben conocerlas. Los

sistemas de información computarizados de una organización no pueden ser totalmente

automatizados ni de alcance total. Los aspectos principales del sistema de información que-
darán siempre fuera del sistema de cómputo.

No nos hemos referido en ningún momento a la tecnología para poder definir y domi-
nar el concepto de Sistema de Información, pero recordando las propiedades para que una

información sea útil, debe ser relevante, completa, precisa, actualizada y además asumible
económicamente por la organización, se hace imprescindible la utilización de las llamadas
“Tecnologías de la Información” (TI). Podríamos definirlas como aquellas tecnologías que

facilitan la construcción y el mantenimiento de los Sistemas de Información. Los ordena-
dores recogen, almacenan y procesan datos para producir información de

acuerdo con las instrucciones proporcionadas por humanos en programas
informáticos. El impacto de las nuevas tecnologías de la información se ha
dejado notar sobre todo en las grandes organizaciones, que por sus propias
1-20
Tecnología básica

necesidades y por su mayor capacidad económica han podido introducir los nuevos siste-
mas en sus instalaciones. Esta implantación va encaminada a la producción, tratamiento y

distribución de información en un sentido amplio.

El concepto de sistema de información requiere señalar también que las organizacio-
nes son conjuntos de personas que unidas persiguen el objetivo común de crear u ofrecer

productos o servicios, y todos los individuos en mayor o en menor grado dentro de las mis-
mas manejan información para la realización de sus tareas.

Aunque los sistemas de información manuales son valiosos en pequeñas organizacio-
nes, en grandes organizaciones lo típico es usar sistemas de información electrónicos,

cuyos objetivos son:

— Automatizar los procesos operativos (sistemas transaccionales o de procesa-
miento de las operaciones).

— Proporcionar información que sirva de apoyo al proceso de toma de decisiones
(sistemas de apoyo a las decisiones o sistemas de información administrativos).
— Lograr ventajas competitivas a través de su uso (sistemas estratégicos).

Cada uno de estos tipos se verán con detalle en el apartado “Estructura de los Siste-
mas de Información”.

2. Elementos que componen un sistema de información
Todos los sistemas de información implican tres actividades principales: reciben datos
como entrada, procesan los datos por medio de cálculos, combinan elementos de los
datos, actualizan cuentas, etc., y proporcionan información como salida.

Por tanto, un sistema de información recibe y procesa datos y los transforma en infor-
mación. Un sistema de procesamiento de datos podría llamarse “generador de información”.

Un sistema de información es un subsistema de la empresa que permite el uso y las transfe-
rencias de información de unos subsistemas a otros. Podemos entender como subsistema de

una empresa cada uno de los departamentos que lo forman. Se componen de datos, equi-
pos físicos (hardware), sistemas lógicos (software), telecomunicaciones, recursos humanos y

procedimientos. Un sistema de información no tiene porque llevar incorporados necesaria-
mente ordenadores y periféricos, sin embargo y debido a la gran introducción de estos ele-
mentos los sistemas de información se han convertido en sinónimos de sistemas de infor-
mación basados en ordenadores, es decir, cuando en un sistema de información forman

parte los ordenadores, se llamará Sistema de Información basado en ordenadores.
Veamos la definición de cada elemento:

— Datos de los documentos: la entrada que el sistema toma para producir infor-
mación.

— Hardware: son los ordenadores y el conjunto de periféricos utiliza-
dos.

1-21
Informática básica.

— Software: conjunto de instrucciones que le indican a los ordenadores como pro-
cesar los datos de entrada.

— Telecomunicaciones: elementos hardware/software que permiten la interopera-
ción entre los sistemas de información.

— Recursos Humanos: usuarios y profesionales de los sistemas de información que

analizan las necesidades de información de las organizaciones, los diseñan, cons-
truyen, operan y mantienen.

— Procedimientos: protocolos, normas y metodos para conseguir una máxima dis-
ponibilidad y eficiencia de estos sistemas cumpliendo los requerimientos de

seguridad de la organización. Los procedimientos deben acomodarse al equipo o
tecnología existente.
3. Arquitectura de ordenadores. Elementos básicos y funciones
3.1. Arquitectura de ordenadores

Lo primero que hemos de distinguir cuando hablamos de la composición y funciona-
miento de un ordenador es la diferencia existente entre estructura y arquitectura:

— Cuando hablamos de estructura de un ordenador nos estamos refiriendo al estu-
dio de los componentes que forman el equipo.

— Por otro lado, cuando no referirnos a arquitectura de ordenadores estamos tra-
tando la apariencia funcional que el ordenador presenta a los usuarios de éste.

Cuando hablamos metafóricamente de una construcción con un edificio, si hablamos
de estructura, nos estamos refiriendo a los elementos que la forman: ladrillos, cemento,

aluminios,… sin embargo, si hablamos de la arquitectura del edificio nos estamos refirien-
do a la manera en la que se distribuyen las distintas zonas que lo forman, lo que es el plano

que ha creado el arquitecto.
Podemos verlo en el siguiente ejemplo sobre un piso: al hablar de estructura de un piso
se está haciendo referencia a los materiales como son el ladrillo, cemento, aluminio etc. que
lo conforman; sin embargo al hablar de arquitectura estaríamos pensando en la distribución
que tienen entre sí las diversas zonas que forman el piso y cómo se comunican entre sí.

Dado que en esta oposición, el temario pide como apartado la arquitectura, se inten-
tará ahondar de manera exclusiva en este área sin entrar a discutir el material con el que

está creado cada componente.

Hemos de destacar en este apartado que el conjunto formado por hardware y soft-
ware es lo que se conoce comúnmente como equipo informático u ordena-
dor. Un sistema informático estaría formado por el equipo más el usuario que

lo maneja.

1-22
Tecnología básica

3.2. Elementos básicos
3.2.1. Introducción

Los elementos básicos que forman un equipo informático podemos dividirlos pen-
sando en su arquitectura o punto de vista funcional:

— La unidad central:
• Placa base.
• Procesador o microprocesador (CPU).
• Memorias internas, como pueden ser de la memoria RAM o principal.
• Tarjetas.
• Buses.
• Caja y fuente de alimentación.
• Speaker o altavoz interno.
• Led o emisores de luz.
— Los periféricos:
• Entrada.
• Salida.
• Entrada y salida.
• Almacenamiento.
• Otros.

A continuación veremos las funciones que realiza cada uno de estos elementos bási-
cos y cómo se comunican entre sí.

3.2.2. Parámetros característicos de un ordenador
— Ancho de palabra: indica el número de bits que maneja en paralelo el computador.

— Tamaño de la memoria principal: cantidad de información que es capaz de alma-
cenar para la ejecución del programa; es importante ya que dicho programa resi-
de en esta memoria mientras dure su ejecución, y si mandamos ejecutar más de

un programa al mismo tiempo y no tenemos suficiente tamaño de memoria
necesitamos recurrir a la memoria virtual.

— Memoria secundaria y auxiliar: se refiere normalmente a la capaci-
dad de almacenamiento en disco duro y soportes ópticos y magné-
ticos pudiendo ser internos o externos.

1-23
Informática básica.

— Tiempo de acceso al disco: es el tiempo transcurrido desde que se pide un dato
al disco duro hasta que éste lo da.

— MIPS: millones de instrucciones de máquina por segundo que es capaz de eje-
cutar la computadora.

— MFLOPS: millones de operaciones en coma flotante por segundo que es capaz
de ejecutar el ordenador.

— Frecuencia de reloj: en el computador al ser un sistema síncrono, todas las ope-
raciones se ejecutan al compás de un temporizador, que es el reloj maestro que

envía señales para marcar las distintas frecuencias de operación. La Frecuencia
mide el número de veces por segundo que se repite un ciclo. El número de ciclos
por segundo se denomina número de Hertzios (Hz).
— La inversa de la frecuencia es el Periodo (T), o número de segundos que dura un
ciclo. F=1/T Hz. T=1/f seg.
3.3. Funciones
El componente que sirve de enlace físico entre todos los elementos que forman la vía
central es la placa base o placa madre. Como su propio nombre indica la placa base sirve
de base, tanto física como electrónica, al resto de los componentes.
El microprocesador, también llamado unidad central de proceso o CPU se puede decir
que es el cerebro del ordenador. Es el encargado de ejecutar todas las instrucciones que
componen los programas, así como de gestionar el resto de unidades del equipo de cara a
dicha ejecución. Controlará y coordinará todas las operaciones del sistema. Se encarga por

tanto de realizar todas las operaciones de cálculo y de controlar lo que pasa en el ordena-
dor recibiendo información y dando órdenes para que los demás componentes trabajen.

La función de la memoria principal es almacenar datos e instrucciones de programa

de forma temporal. Por ella transitan los datos en todas las operaciones de entrada y sali-
da y en los resultados parciales o finales del proceso.

La metodología de trabajo entre la CPU y la memoria es siempre la misma, de infor-
mación (datos o instrucciones) del programa que se está ejecutando y que está almacena-
do en la memoria principal, análisis y emisión de una serie de órdenes para llevar a cabo

la finalidad de éstas.
La función que realizan las tarjetas depende toda cual hayan sido creadas; hay tarjetas
de vídeo, sonido, red, capturadoras,… las de vídeo por ejemplo envían la señal gráfica al
monitor.

Los buses son el medio por el cual podemos acceder a los datos y pre-
sentar los resultados. Son conexiones o conjuntos de circuitos mediante los

cuales circuló la información. Se pueden definir como un conjunto de líneas

conductoras de hardware utilizadas para transmisión de datos entre los com-
1-24

Tecnología básica

ponentes del equipo informático. Se trata en esencia de una ruta compartida que conecta
diferentes partes del sistema, como el microprocesador, la controladora de unidades de

disco, la memoria y los puertos de entrada y salida para permitir la transmisión de infor-
mación.

La unidad central se encuentra alojada en una caja que realiza en soporte de los com-
ponentes. Estas cajas de día han ido cambiando de apariencia llegando a ellas incluso el

fenómeno del tuning. Con independencia de la apariencia, detalles como el tamaño, ranu-
ras, número de unidades ópticas que admiten, número de discos internos que admiten,

sistema de ventilación que admiten etc. se han convertido en detalles importantes a la hora

de adquirir alguna de ellas. Muchas cajas llevan incluida una fuente de alimentación cuan-
do la adquirimos y otras veces hemos de comprarla de forma independiente; en todo caso

la fuente de alimentación nos permite alimentar electrónicamente los distintos compo-
nentes que forman el equipo. Incluso a veces los dispositivos externos como los USB son

alimentados por la fuente, mientras que en otros casos llevan alimentación independien-
te, como es el caso de los monitores o impresoras.

Como hemos mencionado anteriormente un sistema informático está compuesto por
el equipo más el usuario que maneja, y la forma de comunicarse entre ambos es a través

de los periféricos. Cuando el usuario introduce datos en el equipo es a través de los peri-
féricos de entrada; al mismo tiempo cuando el equipo saca datos al usuario es a través de

los periféricos de salida, existiendo al mismo tiempo periféricos que permiten introducir o
sacar datos del equipo, hacia o desde el usuario conocidos como periféricos de entrada y
salida.
A continuación vamos a desarrollar el apartado de la CPU y la memoria principal; en
el tema siguiente se desarrollan el resto de dispositivos mencionados anteriormente.
4. La unidad central de proceso
Físicamente, el microprocesador está formado por los circuitos electrónicos que en
una computadora se encuentran integrados en una pastilla o chip (una pastilla de silicio
que contiene millones de componentes electrónicos). El microprocesador se encuentra
situado como un componente más conectado a la placa por unas estrías, siendo la placa
un soporte físico que proporciona las conexiones necesarias para que el microprocesador
comunique las funciones y reciba mensajes del resto de los componentes hardware.

Encargado por tanto de ejecutar las soluciones que componen los programas, gestio-
nar el resto de unidades de la máquina, controlar y coordinar todas operaciones del siste-
ma; es por ello que se considera el componente más importante de un equipo (cerebro).

Podemos dividir la CPU en tres partes que estudiaremos a continuación: la unidad de
control, la unidad aritmético lógica y los registros internos, teniendo en cuenta que la

información transita a través de los buses internos que comunican físicamen-
te estos dispositivos dentro del microprocesador.

1-25
Informática básica.

Para que el microprocesador genere todas las señales necesarias para controlar los res-
tantes bloques del sistema para que todo el sistema vaya de forma síncrona y que cada ele-
mento funcione cuando le corresponde se parte de ondas de frecuencia constante generadas

por un cristal de cuarzo. La frecuencia de este reloj se mide en Herzios (Hz) o cualquiera de
sus múltiplos: KHz, MHz, GHz,… y determina la velocidad de funcionamiento y proceso del
microprocesador y, por tanto de todo el sistema. El periodo de esta señal de reloj medido en
segundos se denomina ciclo de reloj.
A partir de la señal de reloj, el microprocesador recibe una serie de ciclos de trabajo

denominados ciclos máquina. En cada ciclo máquina se tarda en ejecutar más o menos ins-
trucciones, depende del fabricante. Así es curioso que hasta no hace mucho tiempo un

ciclo de instrucción necesitase de varios ciclos máquina, pero hoy en día en un ciclo maqui-
na se pueda ejecutar varias instrucciones. De ahí que el término IPC pueda dar lugar a con-
fusión. Hoy en día parece que instrucciones por ciclo sería lo más correcto. Por ejemplo,

los modernos microprocesadores superescalables desempeñan desde tres a seis instruccio-
nes por ciclo de reloj. A 250 MHz, un microprocesador superescalable de cuatro direccio-
nes puede ejecutar un billón de instrucciones por segundo.

El término EPIC se refiere a la capacidad de procesar más de una instrucción por
segundo y se basa en la predicción de código y la especulación con los datos.

La arquitectura “pipelining o segmentación” se basa en la característica de que mien-
tras se decodifica una instrucción se ejecuta otra. Con esto se consigue solapar la ejecución

de varias instrucciones y construir CPU’s más rápidas. El trabajo a desarrollar en cada ins-
trucción se descompone en partes más pequeñas cada una de las cuales necesita una frac-
ción de tiempo necesario para completar la instrucción. Cada uno de estos pasos se defi-
ne como etapa de la segmentación. Las etapas están conectadas cada una a la siguiente

para formar una especie de cadena. En condiciones ideales de diseño y funcionamiento la

cadena será más rápida cuanto mayor sea el número de etapas de la segmentación. Habi-
tualmente las etapas no están perfectamente equilibradas. El mayor problema de la seg-
mentación lo representan los padrones de la cadena, también llamados riesgos, que impi-
den que se ejecute la siguiente instrucción del flujo durante su ciclo de reloj

designado, quedando la cadena o parte de ella vacía. Existen tres tipos de ries-
gos:

1-26
Tecnología básica

Microprocesador Intel

— Estructurales: surgen de conflictos de los recursos.
— Dependencias de datos: cuando una instrucción depende de los resultados de la
anterior.

— Control: derivados de la segmentación de saltos y otras instrucciones que con-
tiene también el registro del PC.

Por otro lado, se conoce como set de instrucciones el conjunto de instrucciones que

es capaz de entender y ejecutar un microprocesador. En función del tipo de microprocesa-
dor, concretamente si es más avanzado o no, podrá entender y ejecutar más o menos ins-
trucciones.

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.
4.1. La unidad de control
Es el centro nervioso del ordenador, ya que desde ella se controlan y gobiernan todas

las operaciones. La Unidad de control es el núcleo del computador. Junto con la UAL cons-
tituye la CPU del ordenador. Las instrucciones del programa aparecen en forma de ceros y

unos; es aquí donde el procesador produce estos ceros y unos de cara a saber qué opera-
ción tiene que realizar y también controla el resto de unidades de acuerdo con dicha eje-
cución. Desde ella se controlan y gobiernan todas las operaciones. Entre sus

funciones tenemos:
— Generar las señales de control que dan lugar a los programas.

1-27
Informática básica.

— Tomar las instrucciones de memoria. Tomar de la memoria principal la instruc-
ción apuntada por el CP (fase de búsqueda).

— Decodificar o interpretar las instrucciones. Interpretar la instrucción y ejecutarla

(fase de ejecución). Generar las señales oportunas para su ejecución, activan-
do/desactivando las señales oportunas en los instantes marcados por el reloj. Tra-
tar las situaciones de tipo interno (inherentes a la propia CPU) y de tipo externo

(inherentes a los periféricos).
— Solventar posibles situaciones de error durante la ejecución del programa.
— Coordinar las operaciones que realice el sistema generando señales de control y
sincronización de todo el sistema.
— Interpretar el contenido de las posiciones de memoria principal.
— Atender las interrupciones.
— Ordenar a cada elemento la ejecución de una orden permitiendo realizar varias
acciones al mismo tiempo.
Según su diseño podemos dividir la unidad de control en dos tipos:
A) Lógica cableada (puertas lógicas)
Estas unidades de control denominadas unidad de control cableadas están en sus
puertas lógicas y contadores que generan las micoórdenes en función de las entradas, que

son instrucciones de memoria, y los indicadores, flags de estado interno. Todo ello sincro-
nizado con la señal de reloj interno. Como características citamos:

— Diseño muy laborioso y puesta a punto muy complicada.
— Una vez construida, es muy difícil modificarla.
— Mas rápida.
— Lo usan los computadores que deben ser extremadamente potentes.
B) Lógica microprogramada (Lógica almacenada)

Como su nombre indica las microórdenes se generan por medio de una memoria pro-
gramada por el fabricante donde se almacena el microprograma de operaciones elementa-
les. Se programa en función de las entradas, instrucciones de memoria, y los indicadores,

flags de estado interno, dirección a la memoria que contiene el microprograma a ejecutar,
etc. También igual que la anterior se produce en sincronismo con reloj del sistema.
— Emplean memoria dentro de la UC para almacenar las señales de
control que se deben activar en cada periodo.
— Para generar el cronograma de una instrucción concreta, bastaría
con leer esta memoria dentro de la UC.
1-28
Tecnología básica

— Control microprogramado. Hay que programar la secuencia de señales de con-
trol que es preciso efectuar para la ejecución de una instrucción.

— Firmware: se programa la unidad de control.
En general la microprogramación presenta una serie de ventajas sobre la lógica cableada:

— Es bastante más sencillo desde el punto de vista conceptual. Construir una uni-
dad de control cableada requiere un laborioso diseño digital.

— Las correcciones y modificaciones son relativamente simples.

— Permite construir ordenadores que sean capaces de ejecutar varios juegos de ins-
trucciones. Basta con cambiar el contenido de la memoria de control.

Uno de los pocos inconvenientes de la lógica microprogramada consiste en ser relati-
va la lentitud de ejecución respecto al control cableado. Un circuito integrado a base de

puertas lógicas es siempre más rápido en su funcionamiento que la carga de ejecución de
un microprograma.
Una vez decodificada la instrucción por uno u otro método, el secuenciador envía
estas microórdenes a todas partes del sistema que lo requiera. Por otro lado la unidad de
control va a generar todas las señales de control necesarias para hacer funcionar el resto de
los elementos del sistema y que todo vaya de forma ordenada.
Hemos de realizar aquí la siguiente distinción:
— Microinstrucción: cadena de unos y ceros que representan los valores de la señal
de control durante un periodo.
— Microprograma: conjunto de microinstrucciones que constituyen el cronograma
de una instrucción.
C) Estructura básica de la Unidad de Control Microprogramada
— Memoria de control suficiente para almacenar todos los microprogramas.
— Cronogramas de las instrucciones.
— Procedimiento para hacer corresponder cada instrucción de máquina con su
microprograma.
— Mecanismo para leer las sucesivas microinstrucciones:
• Secuenciamiento explícito. En cada microinstrucción se incluye la dirección
de la microinstrucción siguiente.

• Secuenciamiento implícito. Se tienen ordenadas las microins-
trucciones de cada microprograma.

1-29
Informática básica.

D) Formato y codificación de las microinstrucciones
El formato especifica el número de bits que tienen y el significado de cada uno de
ellos.
— Microprogramación horizontal:
• Una microinstrucción contendrá tantos bits como señales de control. Si un
bit está a 1, la señal correspondiente estará activada, y si el bit está a 0, la
señal estará inactiva.
• Se necesita un gran número de bits. La mayoría de ellos estará a cero. Poco
eficiente.
— Microprogramación vertical:
• Aprovecha el hecho de que algunas señales son incompatibles entre sí.
• Se acorta el tamaño de las microinstrucciones. Mayor eficiencia.

• Se deben estudiar las señales de control para saber cuantos bits se necesi-
tan.

• Un decodificador se encarga de traducir la microinstrucción para activar las
señales correspondientes.
E) Elementos básicos de la Unidad de Control
Para realizar su función, la unidad de control consta de los siguientes elementos:

— Contador de programa. Contiene permanentemente la dirección de
memoria de la siguiente instrucción a ejecutar. Al iniciar la ejecución
1-30
Tecnología básica

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 nece-
sarias al resto de elementos para su ejecución a través del secuenciador.

— Reloj. Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos o ciclos a intervalos cons-
tantes (frecuencia constante), que marcan los instantes en que han de comenzar

los distintos pasos de que consta cada instrucción. El reloj es una pieza básica
para conocer la velocidad de un ordenador. El reloj efectúa una serie de ciclos
cada segundo.

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

4.2. La unidad aritmético lógica
Esta unidad se encarga de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético

(sumas, restas, productos, divisiones, módulo), de tipo lógico (comparaciones y com-
puestas) y de desplazamiento de bits. A través de un bus interno se comunica con la uni-
dad de control, la cual le envía los datos y le indica la operación a realizar.

La ALU es la encargada de tratar los datos, ejecutando las operaciones requeridas de
acuerdo con el programa en curso. La unidad de control se encarga de enviarle los datos
correspondientes y la información que desea procesar. La ALU es un circuito lógico digital

construido a base de puertas lógicas que a partir de una o varias entradas efectúa una ope-
ración determinada. Las operaciones que efectúa la ALU suelen ser completamente ele-
mentales. A estas operaciones se llega después de haber descompuesto operaciones más

complejas en sencillas. Se puede clasificar en tres:
— Operaciones de desplazamiento.
— Operaciones aritméticas.
— Operaciones lógicas.
El resultado estas operaciones se almacena en el registro acumulador.
Existen micros que disponen de varias ALU.

1-31
Informática básica.

• Elementos básicos de la Unidad Aritmético Lógica
La ALU está formada a su vez por los siguientes elementos:

— Circuito operacional. Contiene los circuitos necesarios para la realización de las

operaciones con los datos procedentes de los registros de entrada (REN). Este cir-
cuito 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 resul-
tados 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 rea-
limentación en el caso de operaciones encadenadas. Asimismo tiene una cone-
xión 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 de algunas condiciones que se dieron en la última operación rea-
lizada y que habrán de ser tenidas en cuenta en operaciones posteriores. Cam-
bian de estado como consecuencia del resultado de operación efectuada sobre

registro acumulador. Cada procesador tiene sus propias posiciones para sus flags.
Citamos a continuación algunos de los flags:
• CF (Carry Flag o acarreo, bit 0): si vale 1, indica que hubo “arrastre” (en
caso de suma) hacia, o “préstamo” (en caso de resta) desde el bit de orden

más significativo del resultado. Este indicador es usado por ins-
trucciones que suman o restan números que ocupan varios

bytes. Las instrucciones de rotación pueden aislar un bit de la
memoria o de un registro poniéndolo en el CF.

1-32
Tecnología básica

• PF (Parity Flag o par, bit 2): si vale uno, el resultado tiene paridad par, es

decir, un número par de bits a 1. Este indicador se puede utilizar para detec-
tar errores en transmisiones.

• AF (Auxiliary carry Flag, bit 4): si vale 1, indica que hubo “arrastre” o “prés-
tamo” del nibble (cuatro bits) menos significativo al nibble más significati-
vo. Este indicador se usa con las instrucciones de ajuste decimal.

• ZF (Zero Flag o signo cero, bit 6): si este indicador vale 1, el resultado de la
operación es cero.
• SF (Sign Flag o sin, bit 7): refleja el bit más significativo del resultado. Como
los números negativos se representan en la notación de complemento a
dos, este bit representa el signo: 0 si es positivo, 1 si es negativo.
• TF (Trap Flag, bit 8): si vale 1, el procesador está en modo paso a paso. En

este modo, la CPU automáticamente genera una interrupción interna des-
pués de cada instrucción, permitiendo inspeccionar los resultados del pro-
grama a medida que se ejecuta instrucción por instrucción.

• IF (Interrupt Flag interrupción, bit 9): si vale 1, la CPU reconoce peticiones
de interrupción externas enmascarables (por el pin INTR). Si vale 0, no se
reconocen tales interrupciones. Las interrupciones no enmascarables y las
internas siempre se reconocen independientemente del valor de IF.
• DF (Direction Flag, bit 10): si vale 1, las instrucciones con cadenas sufrirán
“auto-decremento”, esto es, se procesarán las cadenas desde las direcciones
más altas de memoria hacia las más bajas. Si vale 0, habrá “auto-incremento”,
lo que quiere decir que las cadenas se procesarán de “izquierda a derecha”.
• OF (Overflow flag o desbordamiento, bit 11): si vale 1, hubo un desborde en
una operación aritmética con signo, esto es, un dígito significativo se perdió
debido a que el tamaño del resultado es mayor que el tamaño del destino.

4.3. Fases de la ejecución de una instrucción
Podemos dividir la ejecución de una instrucción en dos fases:
4.3.1. Fase de búsqueda (Fetch-Cycle)
En esta fase el microprocesador realiza la búsqueda de una instrucción en memoria y
la guarda en el registro correspondiente.
Podemos decir que en esta fase se ejecutan los siguientes pasos:
1. La unidad de control (UC) envía una microorden para el contenido del contador
del programa (CP); es la que contiene la dirección de la siguiente
instrucción, se transfiere al registro de dirección de memoria
(RDM).

1-33
Informática básica.

2. Dicha posición de memoria que se encuentra en el registro de memoria llegado

este paso es utilizada por el selector para transferir su contenido al registro inter-
cambio de memoria (RI M).

3. Se transfiere la instrucción de este registro intercambio de memoria al registro
instrucción (RI).

4. En este paso el decodificador procede a interpretar instrucción que acaba de lle-
gar al registro instrucción, quedando dispuesto para la activación del circuito de

la unidad aritmético lógica e informando al secuenciador.
5. En este último paso de la fase de búsqueda del registro contador de programa se

incrementa utilizando la Unidad Aritmético Lógica de tal forma que queda apun-
tando a la siguiente instrucción.

4.3.2. Fase de ejecución (Execute-Cycle)
En esta fase el microprocesador ejecuta la instrucción ordenada.
Podemos decir que esta fase se ejecutan los siguientes pasos:
1. Se transfiere la dirección del primer operando desde el registro instrucción al
registro de dirección de memoria.

2. El selector extrae de la memoria dicho dato y lo deposita en el registro inter-
cambio de memoria.

3. Se lleva este operando desde este registro de intercambio de memoria al registro
de entrada (REN no) de la unidad aritmético lógica.
4. Se transfiere la dirección del segundo operando desde el registro instrucción al
registro de dirección memoria.
5. De nuevo el selector extrae de la memoria dicho dato y lo deposita en el registro
intercambio de memoria.
6. Se llevará operando desde el registro intercambio de memoria al registro de
entrada (REN no+1) de la unidad aritmético lógica.
7. El secuenciador envía una microorden a la unidad aritmético lógica para que se

ejecute la operación de que se trate. El resultado de esta operación queda alma-
cenado en el registro acumulador de RA).

8. Una vez se encuentra el registro acumulador este resultado se transfiere al al
registro intercambio de memoria.
9. Del registro instrucción se transfiera al registro de dirección de
memoria la dirección donde al almacenarse el resultado en la
memoria.

1-34
Tecnología básica

10. Se transfiere resultado desde el registro intercambio de memoria a la dirección
de memoria indicada en el registro de dirección de memoria.
Estas dos fases podíamos haberla subdividido el cinco de la siguiente forma:
— Fase de búsqueda de la instrucción.
— Fase de decodificación.
— Fase de búsqueda de operandos.
— Fase de ejecución.
— Fase de escritura del resultado.
Los pasos globales que se siguen a la hora de consumar una instrucción son:

4.4. Tipos de microprocesadores
Una forma de clasificar los microprocesadores es en función de las instrucciones que

son capaces de ejecutar. Podemos encontrar dos tipos de microprocesadores con tecnolo-
gía CISC y RISC. La microprogramación significa que cada instrucción de máquina es inter-
pretada por un microprograma localizador en una memoria en el circuito integrado del

procesador.
CISC (Complex Instructions Set Computer): ordenador con un conjunto
de instrucciones complejo. Set complejo de instrucciones.

1-35
Informática básica.

Instrucción

Búsqueda

Instrucción
Ejecución de la

ejecución

En un comienzo de la informática la microprogramación se desarrollaba con caracte-
rísticas CISC y se dotaban a los procesadores de un conjunto muy grande de instrucciones.

Ejemplos son: Intel 80888, 286, 386, 486; Motorola 68000, 68010; 68030; 6840.

RISC (Reduced Instructions Set Computer): ordenador con un conjunto de instruc-
ciones reducido. Número reducido de instrucciones.

Está basado en un amplio repertorio de instrucciones. Se aumenta la potencia del micro-
procesador a costa de aumentar el tamaño de las instrucciones, y por tanto el número de

ciclos de reloj que precisan para ejecutarse. Eso sí, los programas verán reducido el número de
instrucciones máquina que precisan para ser ejecutados por el microprocesador.
Tiene un conjunto de instrucciones muy simplificado, que se pueden implantar por

hardware directamente en la CPU, lo cual elimina el microcódigo y la necesidad de deco-
dificar las instrucciones complejas.

En el diseño de la máquina RISC se tienen en cuenta cinco pasos:
— Analizar las aplicaciones para encontrar las operaciones clave.
— Diseñar un bus de datos que sea óptimo para su operaciones clave.
— Diseñar instrucciones que realizan las operaciones clave utilizando el bus de
datos.
— Agregar nuevas instrucciones sólo si no hacen la máquina más lenta.
— Repetir este proceso para otros recursos.
Ejemplos son: hasta 80486 y K5 los procesadores de Intel y AMD son puramente

CISC aunque comienza a evolucionar hacia arquitecturas RISC, con matices por la com-
patibilidad hacia atrás y el añadido de amplios conjuntos de instrucciones multimedia

como MMX.

Los atributos complejo y reducido no diferencia entre los dos modelos de la arquitec-
tura para microprocesadores. Un microprocesador RISC tiene una capacidad de procesa-
miento de dos a cuatro veces mayor que la de un CISC, su estructura es simple y se puede

realizar en la misma superficie que ocupa un CISC.
Un micro CISC tarda mucho tiempo en ejecutar cada una de esas instrucciones. En

cambio un micro RISC, como sólo entiende unas cuantas, su diseño interno le permite eje-
cutarlas en muy poco tiempo, a una gran velocidad, mucho más rápido que un micropro-
cesador CISC.

Cuando se desee que un microprocesador RISC ejecute cierta instrucción que no entien-
de, ésta se descompondrá en varias instrucciones de las sencillas que sí entiende.

Aún así, descomponiendo una instrucción compleja en varias sencillas, es capaz
de operar mucho más rápido que el microprocesador CISC, el cual no tiene que
descomponer esa instrucción porque la entiende directamente.
1-36
Tecnología básica

Prácticamente, todos los microprocesadores que se utilizan en la fabricación de orde-
nadores personales (microprocesadores fabricados por Intel) son de tecnología CISC. Intel,

poco a poco, va abandonando la tecnología CISC y la sustituye por tecnología RISC. Así
por ejemplo, un Pentium, sin dejar de pertenecer a la categoría CISC incorpora algunas
características de los micros RISC:

— Microprocesadores CISC: interpretan y ejecutan un gran número de instruccio-
nes. Son más lentos.

— Microprocesadores RISC: interpretan y ejecutan sólo unas pocas instrucciones.
Son mucho más rápidos que los microprocesadores CISC.
La arquitectura RISC ofrece soluciones donde se requiere una elevada capacidad de
procesamiento y se presenta una orientación hacia los lenguajes de alto nivel.

Sin embargo en el campo intrusión existe un gran número de aplicaciones con las cua-
les es suficiente controladoras CISC básicas.

Como se ha comentado, a partir de los Pentium inclusive, trabajan con arquitectura
híbrida, lo que supone una mezcla entre las dos arquitecturas. Con esto se consigue:
— Ejecutar más instrucciones por ciclo.

— Ejecutar las instrucciones en orden distinto del original para que las interdepen-
dencias entre operaciones sucesivas no afecten al rendimiento del procesador.

— Renombrar los registros para paliar la escasez de los mismos.
— Contribuir a acelerar el rendimiento global del sistema.
4.5. Historia de los primeros microprocesadores
— 1971: El Intel 4004
El 4004 fue el primer microprocesador del mundo, creado en un simple chip y
desarrollado por Intel. Era un CPU de 4 bits y también fue el primero disponible
comercialmente. Este desarrollo impulsó la calculadora de Busicom e inició el

camino para dotar de «inteligencia» a objetos inanimados y asimismo, a la com-
putadora personal.

— 1972: El Intel 8008
Codificado inicialmente como 1201, fue pedido a Intel por Computer Terminal

Corporation para usarlo en su terminal programable Datapoint 2200, pero debi-
do a que Intel terminó el proyecto tarde y a que no cumplía con la expectativas

de Computer Terminal Corporation, finalmente no fue usado en el
Datapoint. Posteriormente Computer Terminal Corporation e Intel
acordaron que el i8008 pudiera ser vendido a otros clientes.

1-37
Informática básica.

— 1974: El SC/MP
El SC/MP desarrollado por National Semiconductor, fue uno de los primeros
microprocesadores, y estuvo disponible desde principio de 1974. El nombre
SC/MP (popularmente conocido como «Scamp») es el acrónimo de Simple
Cost-effective Micro Processor (Microprocesador simple y rentable). Presenta un
bus de direcciones de 16 bits y un bus de datos de 8 bits. Una característica,

avanzada para su tiempo, es la capacidad de liberar los buses a fin de que pue-
dan ser compartidos por varios procesadores. Este microprocesador fue muy uti-
lizado, por su bajo costo, y provisto en kits, para propósitos educativos, de inves-
tigación y para el desarrollo de controladores industriales diversos.

— 1974: El Intel 8080
EL 8080 se convirtió en la CPU de la primera computadora personal, la Altair
8800 de MITS, según se alega, nombrada así por un destino de la Nave Espacial

«Starship» del programa de televisión Viaje a las Estrellas, y el IMSAI 8080, for-
mando la base para las máquinas que ejecutaban el sistema operativo CP/M-80.

Los fanáticos de las computadoras podían comprar un equipo Altair por un pre-
cio (en aquel momento) de 395 USD. En un periodo de pocos meses, se ven-
dieron decenas de miles de estos PC.

— 1975: Motorola 6800
Se fabrica, por parte de Motorola, el Motorola MC6800, más conocido como 6800.
Fue lanzado al mercado poco después del Intel 8080. Su nombre proviene de que

contenía aproximadamente 6.800 transistores. Varios de los primeras microcompu-
tadoras de los años 1970 usaron el 6800 como procesador. Entre ellas se encuen-
tran la SWTPC 6800, que fue la primera en usarlo, y la muy conocida Altair 680.

Este microprocesador se utilizó profusamente como parte de un kit para el desarro-
llo de sistemas controladores en la industria. Partiendo del 6800 se crearon varios

procesadores derivados, siendo uno de los más potentes el Motorola 6809.
— 1976: El Z80

La compañía Zilog Inc. crea el Zilog Z80. Es un microprocesador de 8 bits cons-
truido en tecnología NMOS, y fue basado en el Intel 8080. Básicamente es una

ampliación de éste, con lo que admite todas sus instrucciones. Un año después
sale al mercado el primer computador que hace uso del Z80, el Tandy TRS-80

Model 1 provisto de un Z80 a 1,77 MHz y 4 KB de RAM. Es uno de los proce-
sadores de más éxito del mercado, del cual se han producido numerosas versio-
nes clónicas, y sigue siendo usado de forma extensiva en la actualidad en multi-
tud de sistemas embebidos. La compañía Zilog fue fundada 1974 por Federico

Faggin, quien fue diseñador jefe del microprocesador Intel 4004 y posterior-
mente del Intel 8080.

— 1978: Los Intel 8086 y 8088
Una venta realizada por Intel a la nueva división de computadoras
personales de IBM, hizo que las PC de IBM dieran un gran golpe
1-38
Tecnología básica

comercial con el nuevo producto con el 8088, el llamado IBM PC. El éxito del
8088 propulsó a Intel a la lista de las 500 mejores compañías, en la prestigiosa

revista Fortune, y la misma nombró la empresa como uno de los triunfos comer-
ciales de los sesenta.

— 1982: El Intel 80286
El 80286, popularmente conocido como 286, fue el primer procesador de Intel

que podría ejecutar todo el software escrito para su predecesor. Esta compatibi-
lidad del software sigue siendo un sello de la familia de microprocesadores de

Intel. Después de seis años de su introducción, había una estimación de 15
millones de PC basadas en el 286, instaladas alrededor del mundo.
— 1985: El Intel 80386

Este procesador Intel, popularmente llamado 386, se integró con 275.000 tran-
sistores, más de 100 veces tantos como en el original 4004. El 386 añadió una

arquitectura de 32 bits, con capacidad para multitarea y una unidad de traslación
de páginas, lo que hizo mucho más sencillo implementar sistemas operativos
que usaran memoria virtual.
— 1985: El VAX 78032
El microprocesador VAX 78032 (también conocido como DC333), es de único

chip y de 32 bits, y fue desarrollado y fabricado por Digital Equipment Corpora-
tion (DEC); instalado en los equipos MicroVAX II, en conjunto con su chip

coprocesador de coma flotante separado, el 78132, tenían una potencia cercana

al 90% de la que podía entregar el minicomputador VAX 11/780 que fuera pre-
sentado en 1977. Este microprocesador contenía 125000 transistores, fue fabri-
cado en tecnología ZMOS de DEC. Los sistemas VAX y los basados en este pro-
cesador fueron los preferidos por la comunidad científica y de ingeniería durante

la década del 1980.
— 1989: El Intel 80486
La generación 486 realmente significó contar con una computadora personal de
prestaciones avanzadas, entre ellas, un conjunto de instrucciones optimizado, una
unidad de coma flotante o FPU, una unidad de interfaz de bus mejorada y una

memoria caché unificada, todo ello integrado en el propio chip del microprocesa-
dor. Estas mejoras hicieron que los i486 fueran el doble de rápidos que el par i386

– i387 operando a la misma frecuencia de reloj. El procesador Intel 486 fue el pri-
mero en ofrecer un coprocesador matemático o FPU integrado; con él que se ace-
leraron notablemente las operaciones de cálculo. Usando una unidad FPU las ope-
raciones matemáticas más complejas son realizadas por el coprocesador de manera

prácticamente independiente a la función del procesador principal.
— 1991: El AMD AMx86
Procesadores fabricados por AMD 100% compatible con los códigos
de Intel de ese momento. Llamados «clones» de Intel, llegaron

1-39
Informática básica.

incluso a superar la frecuencia de reloj de los procesadores de Intel y a precios
significativamente menores. Aquí se incluyen las series Am286, Am386, Am486
y Am586.
— 1993: PowerPC 601
Es un procesador de tecnología RISC de 32 bits, en 50 y 66 MHz. En su diseño

utilizaron la interfaz de bus del Motorola 88110. En 1991, IBM busca una alian-
za con Apple y Motorola para impulsar la creación de este microprocesador,

surge la alianza AIM (Apple, IBM y Motorola) cuyo objetivo fue quitar el domi-
nio que Microsoft e Intel tenían en sistemas basados en los 80386 y 80486.

PowerPC (abreviada PPC o MPC) es el nombre original de la familia de procesa-
dores de arquitectura de tipo RISC, que fue desarrollada por la alinza AIM. Los

procesadores de esta familia son utilizados principalmente en computadores
Macintosh de Apple Computer y su alto rendimiento se debe fuertemente a su
arquitectura tipo RISC.
— 1993: El Intel Pentium
El microprocesador de Pentium poseía una arquitectura capaz de ejecutar dos
operaciones a la vez, gracias a sus dos pipeline de datos de 32 bits cada uno, uno

equivalente al 486DX(u) y el otro equivalente a 486SX(u). Además, estaba dota-
do de un bus de datos de 64 bits, y permitía un acceso a memoria de 64 bits

(aunque el procesador seguía manteniendo compatibilidad de 32 bits para las
operaciones internas, y los registros también eran de 32 bits). Las versiones que
incluían instrucciones MMX no sólo brindaban al usuario un más eficiente
manejo de aplicaciones multimedia, sino que también se ofrecían en velocidades

de hasta 233 MHz. Se incluyó una versión de 200 MHz y la más básica trabaja-
ba a alrededor de 166 MHz de frecuencia de reloj. El nombre Pentium, se men-
cionó en las historietas y en charlas de la televisión a diario, en realidad se volvió

una palabra muy popular poco después de su introducción.
— 1994: EL PowerPC 620
En este año IBM y Motorola desarrollan el primer prototipo del procesador
PowerPC de 64 bit, la implementación más avanzada de la arquitectura

PowerPC, que estuvo disponible al año próximo. El 620 fue diseñado para su uti-
lización en servidores, y especialmente optimizado para usarlo en configuracio-
nes de cuatro y hasta ocho procesadores en servidores de aplicaciones de base de

datos y vídeo. Este procesador incorpora siete millones de transistores y corre a
133 MHz. Es ofrecido como un puente de migración para aquellos usuarios que

quieren utilizar aplicaciones de 64 bits, sin tener que renunciar a ejecutar aplica-
ciones de 32 bits.

— 1995: EL Intel Pentium Pro
Lanzado al mercado en otoño de 1995, el procesador Pentium Pro
(profesional) se diseñó con una arquitectura de 32 bits. Se usó en
servidores y los programas y aplicaciones para estaciones de trabajo
1-40
Tecnología básica

(de redes) impulsaron rápidamente su integración en las computadoras. El ren-
dimiento del código de 32 bits era excelente, pero el Pentium Pro a menudo era

más lento que un Pentium cuando ejecutaba código o sistemas operativos de 16
bits. El procesador Pentium Pro estaba compuesto por alrededor de 5’5 millones
de transistores.
— 1996: El AMD K5
Habiendo abandonado los clones, AMD fabrica con tecnologías análogas a Intel.
AMD sacó al mercado su primer procesador propio, el K5, rival del Pentium. La
arquitectura RISC86 del AMD K5 era más semejante a la arquitectura del Intel
Pentium Pro que a la del Pentium. El K5 es internamente un procesador RISC
con una Unidad x86- decodificadora, transforma todos los comandos x86 (de la
aplicación en curso) en comandos RISC. Este principio se usa hasta hoy en todas

las CPU x86. En la mayoría de los aspectos era superior el K5 al Pentium, inclu-
so de inferior precio, sin embargo AMD tenía poca experiencia en el desarrollo

de microprocesadores y los diferentes hitos de producción marcados se fueron
superando con poco éxito, se retrasó 1 año de su salida al mercado, a razón de
ello sus frecuencias de trabajo eran inferiores a las de la competencia, y por tanto,
los fabricantes de PC dieron por sentado que era inferior.
— 1996: Los AMD K6 y AMD K6-2

Con el K6, AMD no sólo consiguió hacerle seriamente la competencia a los Pen-
tium MMX de Intel, sino que además amargó lo que de otra forma hubiese sido

un plácido dominio del mercado, ofreciendo un procesador casi a la altura del
Pentium II pero por un precio muy inferior. En cálculos en coma flotante, el K6
también quedó por debajo del Pentium II, pero por encima del Pentium MMX
y del Pro. El K6 contó con una gama que va desde los 166 hasta los más de 500

MHz y con el juego de instrucciones MMX, que ya se han convertido en están-
dares.

Más adelante se lanzó una mejora de los K6, los K6-2 de 250 nanómetros, para
seguir compitiendo con los Pentium II, siendo éste último superior en tareas de
coma flotante, pero inferior en tareas de uso general. Se introduce un juego de
instrucciones SIMD denominado 3DNow!
— 1997: El Intel Pentium II

Un procesador de 7’5 millones de transistores, se busca entre los cambios fun-
damentales con respecto a su predecesor, mejorar el rendimiento en la ejecución

de código de 16 bits, añadir el conjunto de instrucciones MMX y eliminar la
memoria caché de segundo nivel del núcleo del procesador, colocándola en una

tarjeta de circuito impreso junto a éste. Gracias al nuevo diseño de este procesa-
dor, los usuarios de PC pueden capturar, revisar y compartir fotografías digitales

con amigos y familia vía Internet; revisar y agregar texto, música y
otros; con una línea telefónica; el enviar vídeo a través de las líneas

normales del teléfono mediante Internet se convierte en algo coti-
diano.

1-41
Informática básica.

— 1998: El Intel Pentium II Xeon
Los procesadores Pentium II Xeon se diseñan para cumplir con los requisitos de

desempeño en computadoras de medio-rango, servidores más potentes y esta-
ciones de trabajo (workstations). Consistente con la estrategia de Intel para dise-
ñar productos de procesadores con el objetivo de llenar segmentos de los mer-
cados específicos, el procesador Pentium II Xeon ofrece innovaciones técnicas

diseñadas para las estaciones de trabajo y servidores que utilizan aplicaciones

comerciales exigentes, como servicios de Internet, almacenamiento de datos cor-
porativos, creaciones digitales y otros. Pueden configurarse sistemas basados en

este procesador para integrar de cuatro o ocho procesadores trabajando en para-
lelo, también más allá de esa cantidad.

— 1999: El Intel Celeron

Continuando la estrategia, Intel, en el desarrollo de procesadores para el seg-
mento de mercados específicos, el procesador Celeron es el nombre que lleva la

línea de de bajo costo de Intel. El objetivo fue poder, mediante ésta segunda

marca, penetrar en los mercados impedidos a los Pentium, de mayor rendimien-
to y precio. Se diseña para añadir valor al segmento del mercado de los PC. Pro-
porcionó a los consumidores una gran actuación a un bajo coste, y entregó un

desempeño destacado para usos como juegos y el software educativo.
— 1999: El AMD Athlon K7 (Classic y Thunderbird)

Procesador totalmente compatible con la arquitectura x86. Internamente el Ath-
lon es un rediseño de su antecesor, pero se le mejoró substancialmente el siste-
ma de coma flotante (ahora con 3 unidades de coma flotante que pueden tra-
bajar simultáneamente) y se le incrementó la memoria caché de primer nivel

(L1) a 128 KB (64 Kb para datos y 64 Kb para instrucciones). Además incluye
512 Kb de caché de segundo nivel (L2). El resultado fue el procesador x86 más
potente del momento.
El procesador Athlon con núcleo Thunderbird apareció como la evolución del
Athlon Classic. Al igual que su predecesor, también se basa en la arquitectura x86

y usa el bus EV6. El proceso de fabricación usado para todos estos microproce-
sadores es de 180 nanómetros. El Athlon Thunderbird consolidó a AMD como

la segunda mayor compañía de fabricación de microprocesadores, ya que gracias
a su excelente rendimiento (superando siempre al Pentium III y a los primeros
Pentium IV de Intel a la misma frecuencia de reloj) y bajo precio, la hicieron muy
popular tanto entre los entendidos como en los iniciados en la informática.
— 1999: El Intel Pentium III
El procesador Pentium III ofrece 70 nuevas instrucciones Internet Streaming, las
extensiones de SIMD que refuerzan dramáticamente el desempeño
con imágenes avanzadas, 3D, añadiendo una mejor calidad de
audio, vídeo y desempeño en aplicaciones de reconocimiento de
voz. Fue diseñado para reforzar el área del desempeño en el Internet,

1-42
Tecnología básica

le permite a los usuarios hacer cosas, tales como, navegar a través de páginas
pesadas (con muchos gráficos), tiendas virtuales y transmitir archivos vídeo de

alta calidad. El procesador se integra con 9,5 millones de transistores, y se intro-
dujo usando en él tecnología 250 nanómetros.

— 1999: El Intel Pentium III Xeon

El procesador Pentium III Xeon amplía las fortalezas de Intel en cuanto a las esta-
ciones de trabajo (workstation) y segmentos de mercado de servidores, y añade una

actuación mejorada en las aplicaciones del comercio electrónico e informática

comercial avanzada. Los procesadores incorporan mejoras que refuerzan el procesa-
miento multimedia, particularmente las aplicaciones de vídeo. La tecnología del

procesador III Xeon acelera la transmisión de información a través del bus del siste-
ma al procesador, mejorando el desempeño significativamente. Se diseña pensando

principalmente en los sistemas con configuraciones de multiprocesador.
— 2000: EL Intel Pentium 4
Este es un microprocesador de séptima generación basado en la arquitectura x86
y fabricado por Intel. Es el primero con un diseño completamente nuevo desde

el Pentium Pro. Se estrenó la arquitectura NetBurst, la cual no daba mejoras con-
siderables respecto a la anterior P6. Intel sacrificó el rendimiento de cada ciclo

para obtener a cambio mayor cantidad de ciclos por segundo y una mejora en
las instrucciones SSE.
— 2001: El AMD Athlon XP
Cuando Intel sacó el Pentium 4 a 1,7 GHz en abril de 2001 se vio que el Athlon
Thunderbird no estaba a su nivel. Además no era práctico para el overclocking,

entonces para seguir estando a la cabeza en cuanto a rendimiento de los proce-
sadores x86, AMD tuvo que diseñar un nuevo núcleo, y sacó el Athlon XP. Este

compatibilizaba las instrucciones SSE y las 3DNow! Entre las mejoras respecto al
Thunderbird se puede mencionar la prerrecuperación de datos por hardware,
conocida en inglés como prefetch, y el aumento de las entradas TLB, de 24 a 32.
— 2004: El Intel Pentium 4 (Prescott)
A principios de febrero de 2004, Intel introdujo una nueva versión de Pentium
4 denominada ‘Prescott’. Primero se utilizó en su manufactura un proceso de

fabricación de 90 nm y luego se cambió a 65 nm. Su diferencia con los anterio-
res es que éstos poseen 1 MiB o 2 MiB de caché L2 y 16 Kb de caché L1 (el doble

que los Northwood), prevención de ejecución, SpeedStep, C1E State, un
HyperThreading mejorado, instrucciones SSE3, manejo de instrucciones
AMD64, de 64 bits creadas por AMD, pero denominadas EM64T por Intel, sin

embargo por graves problemas de temperatura y consumo, resultaron un fraca-
so frente a los Athlon 64.

— 2004: El AMD Athlon 64
El AMD Athlon 64 es un microprocesador x86 de octava generación
que implementa el conjunto de instrucciones AMD64, que fueron

1-43
Informática básica.

1-44
Tecnología básica

introducidas con el procesador Opteron. El Athlon 64 presenta un controlador
de memoria en el propio circuito integrado del microprocesador y otras mejoras
de arquitectura que le dan un mejor rendimiento que los anteriores Athlon y que

el Athlon XP funcionando a la misma velocidad, incluso ejecutando código here-
dado de 32 bits. El Athlon 64 también presenta una tecnología de reducción de

la velocidad del procesador llamada Cool’n’Quiet,: cuando el usuario está ejecu-
tando aplicaciones que requieren poco uso del procesador, baja la velocidad del

mismo y su tensión se reduce.
— 2006: EL Intel Core Duo
Intel lanzó esta gama de procesadores de doble núcleo y CPUs 2×2 MCM
(módulo Multi-Chip) de cuatro núcleos con el conjunto de instrucciones x86-
64, basado en la nueva arquitectura Core de Intel. La microarquitectura Core
regresó a velocidades de CPU bajas y mejoró el uso del procesador de ambos
ciclos de velocidad y energía comparados con anteriores NetBurst de los CPU

Pentium 4/D2. La microarquitectura Core provee etapas de decodificación, uni-
dades de ejecución, caché y buses más eficientes, reduciendo el consumo de

energía de CPU Core 2, mientras se incrementa la capacidad de procesamiento.
Los CPU de Intel han variado muy bruscamente en consumo de energía de
acuerdo a velocidad de procesador, arquitectura y procesos de semiconductor,

mostrado en las tablas de disipación de energía del CPU. Esta gama de procesa-
dores fueron fabricados de 65 a 45 nanómetros.

— 2007: El AMD Phenom
Phenom fue el nombre dado por Advanced Micro Devices (AMD) a la primera

generación de procesadores de tres y cuatro núcleos basados en la microarqui-
tectura K10. Como característica común todos los Phenom tienen tecnología de

65 nanómetros lograda a través de tecnología de fabricación Silicon on insulator

(SOI). No obstante, Intel, ya se encontraba fabricando mediante la más avanza-
da tecnología de proceso de 45 nm en 2008. Los procesadores Phenom están

diseñados para facilitar el uso inteligente de energía y recursos del sistema, listos
para la virtualización, generando un óptimo rendimiento por vatio. Todas las
CPU Phenom poseen características tales como controlador de memoria DDR2
integrado, tecnología HyperTransport y unidades de coma flotante de 128 bits,
para incrementar la velocidad y el rendimiento de los cálculos de coma flotante.

La arquitectura Direct Connect asegura que los cuatro núcleos tengan un ópti-
mo acceso al controlador integrado de memoria, logrando un ancho de banda

de 16 Gb/s para intercomunicación de los núcleos del microprocesador y la tec-
nología HyperTransport, de manera que las escalas de rendimiento mejoren con

el número de núcleos. Tiene caché L3 compartida para un acceso más rápido a
los datos (y así no depende tanto del tiempo de latencia de la RAM), además de
compatibilidad de infraestructura de los zócalos AM2, AM2+ y AM3
para permitir un camino de actualización sin sobresaltos. A pesar de
todo, no llegaron a igualar el rendimiento de la serie Core 2 Duo.

— 2008: El Intel Core Nehalem

Intel Core i7 es una familia de procesadores de cuatro núcleos de la arquitectu-
ra Intel x86-64. Los Core i7 son los primeros procesadores que usan la microar-
quitectura Nehalem de Intel y es el sucesor de la familia Intel Core 2. FSB es

reemplazado por la interfaz QuickPath en i7 e i5 (zócalo 1366), y sustituido a su

vez en i7, i5 e i3 (zócalo 1156) por el DMI eliminado el northBrige e imple-
mentando puertos PCI Express directamente. Memoria de tres canales (ancho de

datos de 192 bits): cada canal puede soportar una o dos memorias DIMM

DDR3. Las placas base compatibles con Core i7 tienen cuatro (3+1) o seis ranu-
ras DIMM en lugar de dos o cuatro, y las DIMMs deben ser instaladas en gru-
pos de tres, no de dos. El Hyperthreading fue reimplementado creando núcleos

lógicos. Está fabricado a arquitecturas de 45 nm y 32 nm y su versión más poten-
te posee 731 millones de transistores. Se volvió a usar frecuencias altas, aunque

a contrapartida los consumos se dispararon.

— 2008: Los AMD Phenom II y Athlon II
Phenom II es el nombre dado por AMD a una familia de microprocesadores o
CPUs multinúcleo (multicore) fabricados en 45 nm, la cual sucede al Phenom
original y dieron soporte a DDR3. Una de las ventajas del paso de los 65 nm a
los 45 nm, es que permitió aumentar la cantidad de caché L3. De hecho, ésta se

incrementó de una manera generosa, pasando de los 2 MiB del Phenom origi-
nal a 6 MiB.

Entre ellos, el Amd Phenom II X2 BE 555 de doble núcleo surge como el proce-
sador binúcleo del mercado. También se lanzan tres Athlon II con sólo Caché L2,

pero con buena relación precio/rendimiento. El Amd Athlon II X4 630 corre a
2,8 GHz. El Amd Athlon II X4 635 continua la misma línea.
AMD también lanza un triple núcleo, llamado Athlon II X3 440, así como un
doble núcleo Athlon II X2 255. También sale el Phenom X4 995, de cuatro
núcleos, que corre a más de 3,2 GHz. También AMD lanza la familia Thurban
con 6 núcleos físicos dentro del encapsulado.

—

2011: El Intel Core Sandy Bridge
Llegan para remplazar los chips Nehalem, con Intel Core i3, Intel Core i5 e Intel
Core i7 serie 2000 y Pentium G.

Intel lanzó sus procesadores que se conocen con el nombre en clave Sandy Brid-
ge. Estos procesadores Intel Core que no tienen sustanciales cambios en arqui-
tectura respecto a Nehalem, pero sí los necesarios para hacerlos más eficientes y

rápidos que los modelos anteriores. Es la segunda generación de los Intel Core
con nuevas instrucciones de 256 bits, duplicando el rendimiento, mejorando el

desempeño en 3D y todo lo que se relacione con operación en mul-
timedia. Llegaron la primera semana de enero del 2011. Incluye

nuevo conjunto de instrucciones denominado AVX y una GPU inte-
grada de hasta 12 unidades de ejecución.

1-45
Informática básica.

— 2011: El AMD Fusion
AMD Fusion es el nombre clave para un diseño futuro de microprocesadores
Turion, producto de la fusión entre AMD y ATI, combinando con la ejecución
general del procesador, el proceso de la geometría 3D y otras funciones de GPUs

actuales. La GPU (procesador gráfico) estará integrada en el propio microproce-
sador.

— 2012: El Intel Core Ivy Bridge
Ivy Bridge es el nombre en clave de los procesadores conocidos como Intel Core
de tercera generación. Son por tanto sucesores de los micros que aparecieron a
principios de 2011, cuyo nombre en clave es Sandy Bridge. Pasamos de los 32
nanómetros de ancho de transistor en Sandy Bridge a los 22 de Ivy Bridge. Esto

le permite meter el doble de ellos en la misma área. Un mayor número de tran-
sistores significa que puedes poner más bloques funcionales dentro del chip. Es

decir, este será capaz de hacer un mayor número de tareas al mismo tiempo.
— 2013: El Intel Core Haswell
Haswell es el nombre clave de los procesadores de cuarta generación de Intel

Core. Son la corrección de errores de la tercera generación e implementan nue-
vas tecnologías gráficas para el gamming y el diseño gráfico, funcionando con un

menor consumo y teniendo un mejor rendimiento a un buen precio. Continua
como su predecesor en 22 nanómetros pero funciona con un nuevo socket con
clave 1150. Tienen un costo elevado en comparación con los APU’s y FX de
AMD pero tienen un mayor rendimiento.
5. La memoria: tipos, jerarquía y modos de direccionamiento

Se dice que memoria de un ordenador es todo elemento capaz de almacenar infor-
mación, bien sea temporal o permanentemente.

Existen numerosos criterios de clasificación para las memorias de un ordenador; una
primera podría ser atendiendo a su velocidad de trabajo, con lo que nos encontraríamos
con el siguiente esquema:
— Memorias tampón. Pequeñas capacidades y altas velocidades (por ejemplo, los
registros internos).
— Memoria Central. Mayor capacidad que las anteriores, pero menor velocidad:
1. Núcleo de Ferrita.
2. Burbuja.

3. Tecnología CCD. El CCD se inventó a finales de los 60 y aunque original-
mente se concibió como un nuevo tipo de memoria de orde-
nador, pronto se observó que tenía muchas más aplicaciones

potenciales, tales como el proceso de señales y sobre todo la

1-46
Tecnología básica

captación de imagen, que es en el campo que realmente se utilizan. Así,
más que incluirlo como un tipo de Memoria Central habría que englobarla
entre las semiconductoras.
4. Semiconductoras. Estas últimas son las más utilizadas en la actualidad y
están construidas con materiales semiconductores (RAM y ROM).

— Memoria Almacenamiento masivo. Grandes capacidades pero muy baja veloci-
dad de trabajo.

1. Disco duro.
2. Disco flexible.
3. Discos ópticos.
4. Cintas magnéticas.
5.1. Parámetros de las memorias
Las memorias vienen dadas por una serie de características que las diferencian y que son:
— Capacidad.
— Volatilidad.
— Tiempo de acceso.
— Re-escritura.
— Coste de información.
— Modo de acceso.
5.1.1. Capacidad
Nos indica la cantidad de información que cabe en dicha memoria, medida en bits,
pero como esta unidad es muy pequeña se suele dar en bytes y sus múltiplos.
Además los elementos de un sistema no acceden a las memorias bits a bits sino que
lo hacen utilizando grupos de bits, siendo:
— Byte: agrupación de 8 bits.
— Palabra o Word: agrupación de 16 bits.
— Doble palabra o Double-Word: agrupación de 32 bits.
— Cuádruple palabra o Quad-Word: agrupación de 64 bits.

1-47
Informática básica.

5.1.2. Volatilidad

Esta característica indica si una memoria pierde su contenido o no, cuando se desco-
necta la tensión de alimentación. En atención a la volatilidad, podemos distinguir dos tipos

de memorias:

— Volátiles o vivas: el contenido de estas memorias permanece mientras está pre-
sente la tensión de alimentación. Ejemplo: las memorias RAM.

— No volátiles o muertas: son aquellas cuya información no se pierde aunque se
desconecte la tensión de alimentación. Ejemplo: las memorias ROM.
5.1.3. Tiempo de acceso
Se define como el tiempo transcurrido desde que se le pide un dato a la memoria,
hasta que éste se recibe. Pero en la práctica, en algunas memorias existen dos tiempos, el
de lectura y el de escritura. En este caso, se define el tiempo de acceso como el valor medio
de ambos.
El tiempo de acceso será mayor o menor dependiendo del tipo de memoria y de la
tecnología utilizada para su fabricación. Por ejemplo uma memoria semiconductora es
mucho más rápida que las de ferrita, pero mucho más lenta que las de tampón.
5.1.4. Re-escritura

Esta propiedad define si en una memoria se puede tanto leer como escribir, o si úni-
camente se permite su lectura. Tradicionalmente, al primer grupo pertenecían las memo-
rias RAM y las de almacenamiento masivo, mientras que al segundo grupo pertenecen las

memorias ROM.
5.1.5. Coste de información
Esta característica viene dada por el precio de fabricación, así pues, a menor tamaño,
más cara será una memoria.
5.1.6. Modo de acceso
Este parámetro define el método que hay que utilizar para la obtención de los datos
almacenados en una memoria. Y pueden ser:

1. Aleatorio. Cuando para acceder a cualquier posición dela memoria, no es nece-
sario pasar por todas las que hay delante de ella. En consecuencia el

tiempo de acceso es el mismo independientemente de la posición
elegida. Por ejemplo las memorias RAM y ROM.

1-48
Tecnología básica

2. Secuencial. Para leer una determinada posición de memoria es necesario recorrer

todas las anteriores a ella, en consecuencia el tiempo de acceso variará en fun-
ción de la posición de memoria a leer. Por ejemplo las cintas magnéticas.

3. Por contenido o memorias CAM (Content Addressable Memory). Para este tipo
de acceso las memorias tienen asignadas una etiqueta en cada posición. La

obtención de datos se realiza buscando la etiqueta dentro de la memoria. Si exis-
te dicha etiqueta, obtenemos el contenido asociado a dicha etiqueta. Por el con-
trario, si no existe esa etiqueta, la memoria saca por el bus de datos una señal de

no encontrado.
5.2. Tipos de memorias
Las memorias semiconductoras son las empleadas en la actualidad en los sistemas
informáticos, y según sus propiedades se pueden clasificar en:
5.2.1. Memorias ROM
Read Only Memory (memoria de sólo lectura), entre cuyas propiedades podemos
destacar que es no volátil y de solo lectura.
Según la forma empleada para grabarla se pueden clasificar en:
— ROM (Programable por máscara): en este tipo los datos se graban durante el
proceso de fabricación.

— PROM (Programable ROM): estas memorias al contrario que las anteriores, pue-
den ser grabadas por el usuario una única vez y permaneciendo su contenido

inalterable.
— EPROM (Erasable PROM): son memorias similares a las anteriores pero con la

peculiaridad que se pueden borrar, y volver a programar, pero por rayos ultra-
violetas, por lo que dichas memorias son identificables al poseer una ventanita

por la que se realiza la programación.

— EEPROM (Electrically Erasable PROM): son memorias análogas a las anterio-
res pero con la ventaja de poder ser programadas por medios eléctricos. Son

empleadas en la utilización de los sistemas informáticos para almacenar las
BIOS de los ordenadores, aunque en la actualidad se tiende a hacer esto con

memorias FLASH que como veremos más adelante tienen mejores prestacio-
nes.

5.2.2. Memorias RAM

Random Access Memory (memoria de acceso aleatorio). Entre sus pro-
piedades cabe destacar que es volátil, permite lectura y escritura, y que su

acceso es aleatorio.

1-49
Informática básica.

Se pueden clasificar en:
— Ram dinámicas (DRAM): se denominan así porque necesitan de unos circuitos de
refresco, que se actualizan al ritmo de un reloj que controla el proceso, por lo que
el procesador no siempre tiene acceso a dicho memoria, ya que durante el proceso
de refresco la información permanece no accesible. Almacenan los bits en celdillas
denominadas condensadores. Es el tipo que se usa para crear memorias principales.

— Ram estáticas (SRAM): este tipo de memoria utiliza los biestables, capaces de
almacenar un bit, y no necesita de refresco, la información perdura, hasta que se
pierde la tensión o se cambia su estado, por lo que son más rápidas que las
DRAM.

1-50
Tecnología básica

MEMORIA RAM

Tipo de memoria Formato Características
DRAM (Dinamic RAM). DIP o Módulos de 30 contactos. Forma básica de memoria RAM.
FPM (Fast Page Mode). Módulos de 72 y 168 contactos. Estructurada.
EDO (Extended Data OUT). Módulos de 72 y 168 contactos. Anticipación de salida de datos.
BEDO (Burts EDO). Módulos de 72 y 168 contactos. Es más rápida que la EDO,
pero no es tan aceptada.
SDRAM (Synchronous DRAM). Módulos de 168 contactos. PC-100 (100 Mhz) y
PC-133 (133 Mhz).

DRAM o DRDAM
(Direct Rambus DRAM). Módulos de 184 contactos (RIMM). Alcanza los 400 Mhz
pero es muy cara.

TIPO DE
MÓDULO CAPACIDAD
SIMM de
30 contactos

256 Kbytes
1 Mbytes
2 Mbytes
4 Mbytes

SIMM de
72 contactos

4 Mbytes
8 Mbytes
16 Mbytes
32 Mbytes

DIMM de
188 contactos

16 Mbytes
32 Mbytes
64 Mbytes
128 Mbytes

Según su empaquetado las memorias RAM se clasifican en:
— SIMM (Single In Line Memory Module).
Memorias capaces de almacenar 8 bits.
Existieron de 30 y de 72 contactos.
— DIMM (Dual In Line Memory Module).

Módulos de memoria capaces de almacenar 64 bits, y son memorias de 168 con-
tactos.

— RIMM (Ram-Bus In Line Memory Module).

Módulos de memoria capaces de alcanzar velocidades de 400Mhz, y son memo-
rias de 184 contactos.

5.2.3. Memorias FLASH

Las memorias FLASH, son memorias de alta integración (fácil fabricación), no voláti-
les, y de lectura escritura, por lo que su utilización se está extendiendo, sobre todo para el

uso de almacenaje de BIOS del sistema.