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John von Neumann

(Budapest, 1903 – Washington, 1957) Matemático húngaro, nacionalizado estadounidense. Nacido en el seno de una familia de banqueros judíos, dio muestras desde niño de unas extraordinarias dotes para las matemáticas. En 1921 se matriculó en la Universidad de Budapest, donde se doctoró en matemáticas cinco años después, aunque pasó la mayor parte de ese tiempo en otros centros académicos. En la Universidad de Berlín asistió a los cursos de Albert Einstein. Estudió también en la Escuela Técnica Superior de Zurich, donde en 1925 se graduó en ingeniería química, y frecuentó así mismo la Universidad de Gotinga.

Arquitectura de von Neumann

El nacimiento u origen de la arquitectura Von Neumann surge a raíz de una colaboración en el proyecto ENIAC del matemático de origen húngaro, nJohn Von Neumann. Este trabajaba en 1945 en el Laboratorio Nacional Los Álamos cuando se encontró con uno de los constructores de la ENIAC. Compañero de Albert Einstein, Kurt Gödeln y nAlan Turing en nPrinceton, Von Neumann se interesó por el problema de la necesidad de recablear nla máquina para cada nueva tarea.


En 1949 había encontrado y desarrollado la solución a este problema, consistente en poner la información sobre las operaciones a realizar en la misma memoria utilizada para los datos, escribiéndola de la misma forma, es decir en código binario. Su “EDVAC” fue el modelo de las computadoras de este tipo construidas a continuación. Se habla desde entonces de la arquitectura de Von Neumann, aunque también diseñó otras formas de construcción. El primer computador comercial construido en esta forma fue el UNIVAC I, fabricado en 1951 por la Sperry-Rand Corporation y comprado por la Oficina del Censo de Estados Unidos.

Los ordenadores con esta arquitectura constan de cinco partes:

– CPU: Unidad Central de Proceso.

– La Unidad de Control (UC).

– La memoria.

– Un dispositivo de entrada/salida.

– Buses de interconexión.

1. La Unidad Central de Proceso se compone por:

– ALU: Unidad Aritmética Lógica.

– ACC: Acumulador.

– IP: Apuntador de instrucciones.

– ID: Decodificador de instrucciones.

– CCR: Registro de código de instrucciones.

2. Unidad Aritmética Lógica (ALU)

Es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (sumas, restas, etc.) y operaciones lógicas (NOT, OR, AND, etc.).

3.Unidad de Control (UC)

Es una unidad encargada de activar o desactivar los diversos componentes del microprocesador, en función de la instrucción que se esté ejecutando y de la etapa en que se esté ejecutando. A la vez, es la encargada de interpretar y ejecutar las instrucciones almacenadas en la memoria principal y genera las señales de control necesarias para ejecutarlas.

4.Memoria

Componente de un computador que es capaz de retener datos informáticos durante un intervalo de tiempo.

5. Bus de Datos

Dispositivo que funciona de transporte de datos y conexión entre las distintas partes de un sistema informático.

Un ordenador con esta arquitectura realiza o emula los siguientes pasos secuencialmente:

1. Enciende el ordenador y obtiene la siguiente instrucción desde la memoria en la dirección indicada por el contador de programa y la guarda en el registro de instrucción.

2. Aumenta el contador de programa en la longitud de la instrucción para apuntar a la siguiente.

3. Decodifica la instrucción mediante la unidad de control. Ésta se encarga de coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar una función determinada.

4. Se ejecuta la instrucción. Ésta puede cambiar el valor del contador del programa, permitiendo así operaciones repetitivas. El contador puede cambiar también cuando se cumpla una cierta condición aritmética, haciendo que el ordenador pueda ‘tomar decisiones’, que pueden alcanzar cualquier grado de complejidad, mediante la aritmética y lógica anteriores.

Que es el Hardware

Hardware son los componentes físicos: periféricos y equipos que componen un sistema informático, en otras palabras, se refiere a los objetos que se pueden tocar y ver. La mayoría de estos componentes contiene una placa de circuito, circuitos integrados, y otros aparatos electrónicos.

Hardware incluye tanto el equipo en su conjunto y todos los componentes internos del mismo

.El computador es básicamente una caja que contiene todos los componentes importantes del computador. Los componente contenidos dentro de la computadora puede variar dependiendo de la marca del equipo y sus necesidades personales.

Las computadoras están construidas de tal manera que los componentes pueden ser reemplazados fácilmente para poder personalizar un equipo y satisfacer las necesidades de trabajo. Por ejemplo, una persona que utiliza juegos en alta definición tendrá diferentes necesidades que un usuario de negocios o un medico.

Hardware Interno

Está formado por todos los elementos físicos que componen internamente el dispositivo principal. Ejemplos:

• UPC

• Blu-Ray drive

• CD-ROM drive

• DVD drive

• Unidad de disco

• Disco duro
                      
• Módem

• Placa madre

• Tarjeta de red

• Memoria RAM

• Tarjeta de sonido

• Tarjeta de vídeo

Hardware Externo

Está formado por el conjunto de componentes del computador (periféricos), que se conectan externamente al equipo principal. Ejemplos:

• Monitor

• LCD

• Teclado

• Ratón

• Impresora

• Proyector

• Escáner

• Unidad flash USB

• Cables

Tipos de Hardware Externo:

• Periféricos de comunicación permiten establecer comunicación y transmitir información entre diferentes dispositivos. Ejemplo: tarjetas de red, módems y dispositivos wireless.

• Periféricos de almacenamiento referencia al conjunto de dispositivos que pueden guardar y leer datos. Ejemplo: discos duros externos y memorias USB.

• Periféricos de entrada y salida son los componentes que pueden conectarse externamente al equipo principal. Ejemplo: teclado, monitor, impresora, escaner, ratón, parlantes, etc.

Conceptos de Software

Software es una secuencia de instrucciones que son interpretadas y/o ejecutadas para la gestión, redireccionamiento o modificación de un dato/información o suceso.

Software también es un producto, el cual es desarrollado por la ingeniería de software, e incluye no sólo el programa para la computadora, sino que también manuales y documentación técnica.

Un software de computadora está compuesto por una secuencia de instrucciones, que es interpretada y ejecutada por un procesador o por una máquina virtual. En un software funcional, esa secuencia sigue estándares específicos que resultan en un determinado comportamiento.

En nuestra computadora, todos los programas que usamos son software: El Windows, el Outlook, el Firefox, el Internet Explorer, los antivirus e inclusive los virus son software.

Un software puede ser ejecutado por cualquier dispositivo capaz de interpretar y ejecutar las instrucciones para lo cual es creado.

Cuando un software está representado como instrucciones que pueden ser ejecutadas directamente por un procesador decimos que está escrito en lenguaje de máquina. La ejecución de un software también puede ser realizada mediante un programa intérprete, responsable por entender y ejecutar cada una de sus instrucciones. Una categoría especial y notable de intérpretes son las máquinas virtuales, como la Máquina virtual Java (JVM).

El dispositivo más conocido que dispone de un procesador es la computadora. Existen otras máquinas programables, como los teléfonos celulares, máquinas de automatización industrial, etc.

Clasificación del software

1. Software de sistema

Es el que nos permite establecer una interacción con un hardware, a través de programas que administran los recursos y proporcionan una interfaz de uso. El mejor ejemplo en este sentido son los populares sistemas operativos como Windows, Linux y otros.

Más de 20 ejemplos de software de sistema:

• Android
• Crome OS
• Fedora
• IOS
• Linux
• Linux
• Mac Os
• Mac OS.
• MS-DOS
• Open Solaris
• OS X
• Simbian
• Solaris
• Ubuntu
• Unix
• Windows 2000
• Windows 3.1
• Windows 7 Ultimate
• Windows 95
• Windows 98
• Windows Milenium
• Windows Phone
• Windows XP

2. Software de programación

Como su nombre lo indica, es el software que nos permite programar o desarrollar un programa informático a través de uso de reglas lógicas y un lenguaje específico, los cuales nos permiten darle forma. De esta manera, podemos crear una herramienta que nos ayude a resolver un problema o realizar una actividad o tarea específica. Los mejores ejemplos al respecto son los editores de texto, los compiladores, los intérpretes y los entornos de desarrollo integrados.

• Android SDK
• C
• C#
• C++
• Dremweaver
• eXe
• Haskell
• Java
• Javascript
• MatLab
• NET Framework
• MySQL
• PSelnt
• Python
• Visual Basic

3. Software de aplicación

este tipo de software permiten realizar tareas específicas. Por lo tanto, este software se enfoca únicamente en un aspecto o en la resolución de algún problema en particular y no, como lo hacen los software de sistema, en proporcionar un funcionamiento general mucho más complejos. En este sentido, los programas que utilizamos diariamente en nuestras computadoras son de este tipo, ya que se enfocan en una tarea en particular. Así, ejemplos de este tipo de software son los procesadores de texto, los editores, las hojas de cálculo, las bases de datos, los programas para comunicación, etc.

• Abi Word
• Abiword
• Adobe editor
• Apache Open Office
• Ardour
• Audacity
• AVG Free
• Avidemux
• Blog de notas
• BootMed
• CCleaner
• Cinefx Jahshaka
• Code red
• Corel draw
• Elk cloner
• Emacs
• FileLab Audio Editor
• Flphoto
• Freemake Video Converter
• Fuze Meeting
• Gimp
• Gnumeric
• GOM Player
• Gooogle talk
• Huddle
• Jerusalem family
• Kaspersky Anti-Virus
• Kournikova
• KWord
• Libre office
• MacroCALC
• Mariner Calc
• McAfee anti virus

Unidad Central de Procesamiento

La CPU, siglas en inglés de Unidad Central de Procesamiento, es el componente fundamental del computador, encargado de interpretar y ejecutar instrucciones y de procesar datos.12 En los computadores modernos, la función de la CPU la realiza uno o más microprocesadores. Se conoce como microprocesador a una CPU que es manufacturada como un único circuito integrado.

Un servidor de red o una máquina de cálculo de alto rendimiento (supercomputación), puede tener varios, incluso miles de microprocesadores trabajando simultáneamente o en paralelo (multiprocesamiento); en este caso, todo ese conjunto conforma la CPU de la máquina.

Las unidades centrales de proceso (CPU) en la forma de un único microprocesador no sólo están presentes en las computadoras personales (PC), sino también en otros tipos de dispositivos que incorporan una cierta capacidad de proceso o "inteligencia electrónica", como pueden ser: controladores de procesos industriales, televisores, automóviles, calculadores, aviones, teléfonos móviles, electrodomésticos, juguetes y muchos más. Actualmente los diseñadores y fabricantes más populares de microprocesadores de PC son Intel y AMD; y para el mercado de dispositivos móviles y de bajo consumo, los principales son Samsung, Qualcomm y Texas Instruments.

El microprocesador se monta en la llamada placa base, sobre un zócalo conocido como zócalo de CPU, que permite las conexiones eléctricas entre los circuitos de la placa y el procesador. Sobre el procesador ajustado a la placa base se fija un disipador térmico de un material con elevada conductividad térmica, que por lo general es de aluminio, y en algunos casos de cobre. Éste es indispensable en los microprocesadores que consumen bastante energía, la cual, en gran parte, es emitida en forma de calor: en algunos casos pueden consumir tanta energía como una lámpara incandescente (de 40 a 130 vatios).

Adicionalmente, sobre el disipador se acopla uno o dos ventiladores (raramente más), destinados a forzar la circulación de aire para extraer más rápidamente el calor acumulado por el disipador y originado en el microprocesador. Complementariamente, para evitar daños por efectos térmicos, también se suelen instalar sensores de temperatura del microprocesador y sensores de revoluciones del ventilador, así como sistemas automáticos que controlan la cantidad de revoluciones por unidad de tiempo de estos últimos.

La gran mayoría de los circuitos electrónicos e integrados que componen el hardware del computador van montados en la placa madre.

La placa base, también conocida como placa madre o con el anglicismo board,13 es un gran circuito impreso sobre el que se suelda el chipset, las ranuras de expansión (slots), los zócalos, conectores, diversos integrados, etc. Es el soporte fundamental que aloja y comunica a todos los demás componentes: Procesador, módulos de memoria RAM, tarjetas gráficas, tarjetas de expansión, periféricos de entrada y salida. Para comunicar esos componentes, la placa base posee una serie de buses mediante los cuales se trasmiten los datos dentro y hacia afuera del sistema. La tendencia de integración ha hecho que la placa base se convierta en un elemento que incluye a la mayoría de las funciones básicas (vídeo, audio, red, puertos de varios tipos), funciones que antes se realizaban con tarjetas de expansión. Aunque ello no excluye la capacidad de instalar otras tarjetas adicionales específicas, tales como capturadoras de vídeo, tarjetas de adquisición de datos, etc.


También, la tendencia en los últimos años es eliminar elementos separados en la placa base e integrarlos al microprocesador. En ese sentido actualmente se encuentran sistemas denominados System on a Chip que consiste en un único circuito integrado que integra varios módulos electrónicos en su interior, tales como un procesador, un controlador de memoria, una GPU, Wi-Fi, Bluetooth, etc. La mejora más notable en esto está en la reducción de tamaño frente a igual funcionalidad con módulos electrónicos separados. La figura muestra una aplicación típica, en la placa principal de un teléfono móvil.

Memoria central o principal

La función de la memoria principal es almacenar datos e instrucciones de programa de forma temporal. Es estación obligada en todas las operaciones de entrada y salida y, por supuesto, de los resultados parciales o finales del proceso.

La memoria esta estructurada en forma de una colección de celdas, en cada una de las cuales cabe una unidad especifica de información: octetos o palabras. El contenido de cada una de las posiciones de memoria podrá ser bien dato o instrucción. Cada celda tiene asignada una posición relativa con respecto a un origen, cuyo valor numérico constituye la dirección de la misma y que no se encuentra almacenado en ella.

Con la misión de garantizar estabilidad y seguridad en las operaciones, la dirección y datos deben mantenerse en registros durante ese tiempo. En la memoria nos encontramos con:

Registro de dirección de memoria en la que almacena temporalmente la dirección sobre la que efectúa la selección.

Registro de Información de memoria en donde se almacena el dato durante las fases de lectura o escritura en la celda señalada por el registro anterior.

Características de la Memoria

Las magnitudes importantes que caracterizan la Memoria Central son:

• Capacidad o tamaño de la misma. Es decir, el numero de miles de posiciones que contiene. Normalmente se expresan en K.palabras, aunque en los ordenadores personales al ser las palabras de 8 bits se expresan en K-bytes. En la actualidad, el tamaño de la palabra es múltiplo del byte, ya que de esta forma el acceso a la misma puede hacerse desde uno al ancho máximo del bus de datos, ahorrando en muchos casos tiempo. Así tendremos palabras de 8, 16, 32, 64 bits y capacidades de siempre medidas en potencia de dos: 8, 16, 64, 128 K...etc(siendo 1K igual a 1025).

• Tiempo de Acceso. Es el tiempo que invierte el ordenador desde que se emite la orden de lectura-escritura, hasta que finaliza la misma. Este tiempo es muy pequeño, y de el depende la potencia del ordenado. Son típicos tiempos del orden de microsegundos e incluso del orden de 2 a 10 nanosegundos.

• El tamaño de la celda define su anchura de palabra, y viene fijado por el ancho del registro de información de memoria. Si la palabra interna es superior a la de la memoria, necesitara hacer más de un acceso para conseguir toda la información.

Memoria Secundaria

La memoria secundaria es un conjunto de dispositivos periféricos para el almacenamiento masivo de datos de un ordenador, con mayor capacidad que la memoria principal, pero más lenta que ésta.

El disquete, el disco duro o disco fijo, las unidades ópticas, las unidades de memoria flash y los discos Zip, pertenecen a esta categoría.

Estos dispositivos periféricos quedan vinculados a la memoria principal, o memoria interna, conformando el sub-sistema de memoria del ordenador.

Soportes de memoria secundaria:

• CD, CD-R, CD-RW

• DVD, DVD-/+R, DVD-/+RW

• Disquete

• Disco duro

• Cinta magnética

• Memoria flash

Dispositivo de Entrada

Son aquellos que sirven para introducir datos a la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central.

•MONITORES

El monitor es el dispositivo que permite visualizar las imágenes y los textos en una pantalla. La característica principal de un monitor es el tamaño de su pantalla, el cual se mide en pulgadas y es la diagonal de la pantalla. Los tamaños más normales para un monitor oscilan entre 14 y 21 pulgadas. Otra característica importante es el punto de imagen, que es la distancia entre dos puntos del mismo color, y cuando más pequeño sea mejor (varía entre 0.22 y 0.31). También hay que tener encuenta la frecuencia de barrido de pantalla, que representa las veces por segundo que refresca la pantalla y si éste se produce de una forma entrelazada o no. Esta segunda opción (no entrelazada) es mucho mejor.

•BOCINAS

Las bocinas o altavoces son dispositivos tan importantes como la tarjeta de sonido a la hora de disfrutar escuchando música en un ordenador. Existen altavoces de muy diferentes tipos, hace algún tiempo, los altavoces que se utilizaban con un ordenador eran de muy poca potencia (unos 15W), pero a medida que las tarjetas fueron aumentando sus prestaciones y calidad, los altavoces fueron aumentando en consonancia. Los altavoces deben disponer de control de sonido independiente, de nivel de ajuste de agudos/graves y de botón de encendido apagado incorporado.

Cuando se instala una tarjeta de sonido, la utilización de altavoces es por supuesto, imprescindible. Aquí se presenta la opción de escoger entre altavoces activos o pasivos. La diferencia básica radica en que los altavoces activos disponen de un amplificador propio y normalmente el volumen se regula directamente en el altavoz.

Los altavoces activos, debido a su amplificador propio, tienen que recibir el suministro eléctrico de forma independiente.

Los altavoces pasivos reproducen la señal sin más modificaciones. El volumen se regula sólo a través de la tarjeta de sonido.

•MICRÓFONOS

Para la grabación de voces y sonidos es posible conectar un micrófono a la mayoría de las tarjetas de sonido que cumplen con las especificaciones MPC. Un buen micrófono para este objetivo, debe reunir las siguientes características:

- Impedancia: 600 ohmios

- Sensibilidad: 74 dB o mayor

• CD-ROM

Las unidades lectoras de CD-ROM son unos dispositivos que se encargan de leer discos CDROM. Los discos CD-ROM son muy parecidos a los compact disc de música, pero a diferencia de éstos, pueden almacenar imágenes, texto, video, animaciones,… y no sólo música. Las unidades de CD-ROM, hoy en día, son unos elementos imprescindibles, ya no sólo para poder disfrutar de las aplicaciones multimedia, sino porque prácticamente la totalidad de los programas utilizan este medio como soporte para su distribución.

ESCÁNER

El escáner es un dispositivo de entrada que se utiliza para digitalizar textos e imágenes impresas en papel o en algún otro soporte similar. Existen diversos tipos de escáner dependiendo de cómo recogen, soportan y leen la información impresa en el papel.

•LAS CÁMARAS DIGITALES

Son unos dispositivos que se utilizan para realizar fotografías directamente en formato digital. Funcionan de la misma manera que las cámaras fotográficas normales, pero el resultado no se guarda en una película fotográfica, sino que se convierte en un archivo digital que contiene la imagen. Suelen disponer de una entrada para insertar un disquete, que es donde queda almacenada la imagen, o de conectores que la comunican con la computadora para transmitirle la información.

Dispositivo de salida

Los dos dispositivos de salida más utilizados son sin lugar a dudas el monitor y los parlantes. Los mismos apuntan a dos de los sentidos más importantes en el ser humano para la decodificación de información, como lo son la vista y el oído. En el pasado, la posibilidad de que un periférico de salida ofrezca posibilidades de escuchar algo era considerada superflua puesto que la computadora era concebida meramente como un medio de realizar cálculos.





Cuando se comienza a utilizar el ordenador con otros fines, como por ejemplo el disfrute de contenidos multimedia, este tipo de circunstancia cambia enormemente. En cuanto al monitor, si bien es cierto que tiene larga data entre nosotros, también es cierto que experimentó muchos cambios, agregando cada vez más posibilidades de representación de gráficos, circunstancia que seguramente continuará en el futuro pero con menos relevancia.

Parlantes
Dispositivo por el que el ordenador deja salir sonidos. Existen tanto de mesa como para el oído, conocidos habitualmente como auriculares. La funcionalidad es la misma y desde la computadora puede regularse el volumen.

Impresora
Periférico utilizado para presentar información en papel. Es el complemento ideal de todos los procedimientos de texto o de gráficos con los que la PC cuenta, pues la impresora es la que lleva todo ese trabajo a la dimensión de los objetos físicos, más allá de la computadora.

Proyector
Mediante algunos programas, con los proyectores se puede agrandar la imagen del monitor y hacerla visible para grandes grupos de personas.