UNIDAD DE SISTEMAS

Un sistema de unidades es un conjunto consistente de unidades de medida. Definen un conjunto básico de unidades de medida a partir del cual se derivan el resto. Existen varios sistemas de unidades:* Sistema Internacional de Unidades o SI: es el sistema más usado. Sus unidades básicas son: el metro, el kilogramo, el segundo, el ampere, el kelvin, la candela y el mol. Las demás unidades son derivadas del Sistema Internacional.* Sistema métrico decimal: primer sistema unificado de medidas.* Sistemacegesimal o CGS: denominado así porque sus unidades básicas son el centímetro, el gramo y el segundo.* Sistema Natural: en el cual las unidades se escogen de forma que ciertas constantes físicas valgan exactamente 1.* Sistema técnico de unidades: derivado del sistema métrico con unidades del anterior. Este sistema está en desuso.* Sistema anglosajón de unidades: aún utilizado en algunos países anglosajones. Muchos de ellos lo están reemplazando por el Sistema Internacional de Unidades.Además de éstos, existen unidades prácticas usadas en diferentes campos y ciencias. Algunas de ellas son:* Unidades atómicas* Unidades usadas en Astronomía* Unidades de longitud* Unidades de superficie* Unidades de volumen* Unidades de masa* Unidades de medida de energía* Unidades de temperatura* Unidades de densidad

Componentes de la unidad del sistema |

La tarjeta base se encuentra resguardada en el gabinete de la computadora. | En general las computadoras son modulares, es decir, que partes, componentes o secciones enteras pueden ser retirados o reemplazados. Además las computadoras son expandibles, es decir, se les puede añadir, por ejemplo, más memoria o algunos otros dispositivos. Se han explicado hasta ahora los principios para el almacenamiento y procesamiento de datos en una computadora por parte de la unidad del sistema. A continuación se muestra la implementación de los componentes elementales en chips y cómo estos son incrustados en una placa base, con otros componentes que permiten complementar sus funciones. Se trata cada uno de estos componentesdescribiendo cuál es su función. |

Componentes físicos.1. Tarjeta base: La tarjeta base, tarjeta del sistema o tarjeta madre (motherboard) es una placa rectangular rígida y aplanada, en la que se conectan el CPU y el almacenamiento primario que se presentan en chips, la tarjeta cuenta con los circuitos necesarios que permiten la comunicación entre los diferentes componentes del hardware. |

Los chips están soportados en bases portadoras, que permiten conectarlos sobre la tarjeta base. Esta placa se encuentra resguardada en el gabinete, chasis o caja del sistema (frecuentemente también llamada por su nombre en inglés “case”). En el mismo gabinete también están alojadas las unidades de disco, que no suelen considerarse como parte propiamente dicha de la Unidad de procesamiento. | |(Haz clic en la imagen para ampliar) |1.- Puertos de ratón y teclado. | 8.- Ranuras PCI. |2.- Puerto USB (Universal Serial Bus). | 9.- Ranuras ISA. |3.- Puerto paralelo. | 10.- Batería. |4.- Chip ROM. | 11.- Ranura acelerador de gráficos (AGP). |5.- Ranuras de memoria RAM. | 12.- Ranura para procesador (CPU). |6.- Conector para unidad de disquete. | 13.- Alimentación (Energía Eléctrica). |7.- Conectores IDE. | ||

2. Chip de microprocesador.En las microcomputadoras el CPU está integrado en un único componente electrónico que es el chip microprocesador. Las computadoras personales pueden contar eventualmente con hasta dos de estos microprocesadores. El chip del microprocesador está conectado, junto con otros componentes como los chips de memoria, los puertos, y otros, a la tarjeta madre.Sorprendentemente el microprocesador, que es un componente vital, ocupa un espacio mínimo dentro de la computadora representado en ese chip.

Existen dos enfoques distintos acerca de la concepción de cómo deben fabricarse los procesadores dependiendo de si estos deben tener un repertorio de instrucciones de máquina complejo o un repertorio simple. Basado en este criterio los procesadores pueden ser de dos tipos: |

• Chips CISC: (“Complex intruction set computer”, computadora de conjunto de instrucciones complejas) hasta mediados de los ochenta los procesadores se diseñaban para que el repertorio de instrucciones de máquina fuese lo más complejo posible, ampliándose sucesivamente las instrucciones, para que los traductores de lenguajes fuesen más sencillos y en el supuesto de que de esa manera la ejecución de programas sería más rápida.

• Chips RISC: (“Reduced instruction set computer”, computadora de conjunto de instrucciones reducidas) este diseño emplea menos instrucciones y su uso se extiende cada vez más. Es más simple, rápido y menos costoso que el anterior. Se emplean en muchas de las más potentes microcomputadoras actuales. Ésta concepción cobró fuerza al comprobar estadísticamente que el hecho de ser más complejos no necesariamente hacía el procesador más potente y rápido. |

Procesador Intel | En lo que se refiere a los procesadores comerciales más comunes que por lo general pueden encontrarse en los PC para el hogar u oficinas, y que presentan un alto rendimiento, se tienen los fabricados por Intel, AMD yCyrix. Motorota, particularmente, fabrica los procesadores que son usados en computadoras Macintosh y PowerPC. Las capacidades de los microprocesadores se expresan en tamaños de palabras. Una palabra es el número de bits accesados (16, 32 ó 64 bits) a un tiempo por el microprocesador. Mientras más bits contenga una palabra, más rápido y más potente es el procesador. |Una computadora con palabras de 32 bits accede a 4 bytes a un tiempo; una de 64 bits puede acceder a 8 bytes a un tiempo, claramente la computadora de 64 bits es más rápida que la de 32 bits.Antiguamente sólo las supercomputadoras eran capaces de operar a velocidades en el orden de los picosegundos, de mil a un millón de veces más rápido que las microcomputadoras. Estas últimas procesan datos e instrucciones en millonésimas de segundo, o microsegundos. Sin embargo, la tendencia de los desarrollos tecnológicos ha sido de incrementar la potencia de los chips de microcomputadores haciéndolas cada vez más veloces (para detalles, ver Tabla 2). |

Tabla 2.- Unidades de velocidad de procesamiento |Unidad | Velocidad |Milisegundo | Milésima de segundo |Microsegundo | Millonésima de segundo |Nanosegundo | Billonésima de segundo |Picosegundo | Trillonésima de segundo ||

3. Chips de memoria.Físicamente la memoria se dispone en chips, que van directamente incrustados en la tarjeta base o presentados sobre una pequeña placa de circuitos que se conecta a la tarjeta base. Dos tipos de chips de memoria muy conocidos son: la memoria RAM y la memoria ROM. |

Los chips de RAM (random-access memory, memoria de accesoaleatorio) retienen temporalmente datos e instrucciones. Cuando la gente habla de la memoria de la computadora en general se refiere a la memoria volátil RAM(random-access memory). Esta es la memoria que puede ser cambiada o agregada. Su propósito es conservar programas y datos temporalmente mientras están en uso. Físicamente, la RAM consiste de algunos chips en una pequeña tarjeta de circuitos. | |Memoria RAM |

Se hace referencia a este tipo de memoria, como memoria de acceso aleatorio debido a su capacidad para tener acceso a cada byte de datos en forma directa, a pesar que la memoria de sólo lectura (ROM) también es de acceso aleatorio, lo cual puede traer confusión. Lo importante es recordar que los contenidos de la ROM no pueden cambiarse y son perennes, en tanto que los contenidos de la RAM son volátiles y tienen carácter temporal mientras se procesan datos. ||Memoria ROM | Los chips de ROM (read only memory) o memoria de sólo lectura, contiene programas integrados para la operación de importantes dispositivos del sistema, agrupan diversas funciones de la placa base. Los chips no volátiles siempre conservan las mismas instrucciones y datos y no pueden cambiarse. De hecho, los datos están grabados en forma permanente en ésta clase de memoria y por lo general se hace de fábrica. Los datos en este chip sólo pueden ser leídos y usados no pueden ser cambiados, por esto se llama memoria de sólo lectura. |

La utilidad de la memoria ROM se debe a que la computadora necesita saber qué hacer cuando se conecta la energía por primera vez. Entre otras cosas, contiene un conjunto deinstrucciones de inicio que aseguran que el resto de la memoria esté funcionando de manera apropiada, verificar los dispositivos de hardware y buscar un sistema operativo en las unidades de disco de la computadora.

4. Memoria caché.La memoria caché es similar a la memoria normal pero mucho más rápida y funciona de manera distinta. Como la RAM es mucho más lenta que la del CPU, mover datos entre la memoria y los registros del CPU, es una de las operaciones que consume más tiempo. Una solución parcial a esta situación es la inclusión de una memoria caché al CPU. |

Al ejecutarse un programa toma los datos e instrucciones de la RAM, verificando primero si tales datos se encuentran en la memoria caché. Si no están allí, lee los datos directamente desde la RAM a sus registros, pero carga una copia de tales datos en la memoria caché. La siguiente vez que el CPU necesite los mismos datos, los tendrá en la memoria caché, lo que le ahorra el tiempo necesario de cargar los datos desde la RAM. | |Memoria Caché |Es frecuente que los programas pidan a la computadora procesos repetitivos o ciclos, esto es que haga de manera repetida una misma operación hasta que se cumpla una condición particular. Si las instrucciones para tal ciclo se hallan en la memoria caché, la unidad de control no tiene que cargarlas desde la RAM cada vez. Lo que conlleva a mejorar el desempeño de una computadora. |

Desde principios de la década de 1990, se han ido incorporando memoria caché a la mayor parte de los CPU en las PC. La cantidad de memoria caché lógicamente se ha ido incrementando hasta los presentes díasinclusive algunas tarjeta base pueden incorporarla para mejorar el desempeño. Entonces puede surgir la pregunta, si la memoria caché es más rápida, ¿por qué no usarla y sustituir la RAM? Una de las principales razones es el costo superior de esta implementación.

5. Coprocesador matemático.El coprocesador matemático es un chip diseñado en forma especial para manejar operaciones matemáticas complicadas, que permite acelerar ciertas clases de procesamiento. Puede estar incluido dentro del procesador. Aún cuando la unidad aritmético lógica maneja cualquier tipo de dato en código binario tiene dificultades al realizar ciertas operaciones matemáticas cuando que usan decimales, puesto que está orientada para manipular números enteros que no son demasiado largos ni pequeños. El coprocesador está diseñado para realizar rutinas aritméticas más rápidamente usando aritmética de punto flotante. Esta técnica de cómputo traduce los números a notación científica, lo que simplifica la aritmética compleja evitando almacenar grandes cantidades de lugares decimales. ||Conector serial y conector paralelo | 6. Puertos.Los puertos conectan dispositivos externos con la unidad del sistema, como el ratón, el teclado, la impresora y otros. Es un medio por el cual los datos pueden ser enviados o recibidos. Los puertos paralelos sirven para conectar dispositivos cercanos que emiten grandes cantidades de datos. Los puertos en serie son ampliamente utilizados para dispositivos que emiten datos de un bit por vez. |

Componentes que complementan el trabajo del procesador a nivel físico:1. Reloj del sistema.Este componente controla la velocidad de las operaciones de la computadora. El reloj de las computadoras es accionado por un cristal de cuarzo. Al aplicar electricidad, las moléculas en el cristal vibran millones de veces por segundo, con un ritmo constante. La velocidad de la vibración la determina el grosor de cristal. La computadora usa las vibraciones del cuarzo en el

reloj del sistema para medir sus operaciones de procesamiento. El Hertz es una medida de ciclos por segundo. Un ciclo de reloj es el tiempo que le toma a un transistor apagarse y encenderse de nuevo. La velocidad se mide en Megahertz (MHz) que significa " millones de ciclos por segundo”. La velocidad de los relojes se ha ido incrementando rápidamente y en forma constante.

2. Ranuras y tarjetas de expansión.Las tarjetas de expansión (o de conexiones) son las ranuras o conectores que permiten incorporar tarjetas o dispositivos a la computadora con la finalidad de complementar o incrementar las funciones que esta ofrece. Las tarjetas o dispositivos que se pueden conectar van desde tarjetas de video, tarjetas de red, tarjetas de captura de video (TV), disco duro (SCSI, IDE), CD-ROM, DVD-ROM, hasta adquisición de datos analógicos en procesos de control.

3. Líneas de bus.En microcomputadoras, el término bus es usado para referirse a las rutas o canales entre los componentes de la computadora. En la tarjeta madre se encuentran dos tipos de buses principales: El bus de datos y el bus de direcciones. El más mencionado es el bus de datos, así que, cuando las personas dicen “el bus”, por lo general están hablando del bus dedatos.

El bus se diseña para igualar las capacidades de los dispositivos que conecta. Por lo tanto, al mejorar la tecnología de los microprocesadores y el chip poder enviar y recibir mas datos a la vez, los buses mejoraron, creándose rutas más amplias para poder permitir un flujo mayor de datos. |

• Bus de datos. Es una ruta eléctrica que conecta el CPU, la memoria y los otros dispositivos de hardware en la tarjeta base. El bus está constituido por un grupo de cables paralelo. El número de cables en el bus afecta la velocidad a la que pueden viajar los datos entre los componentes del hardware, igual que los carriles de una autopista afecta el tiempo que le toma a los vehículos llegar a su destino. Puesto que cada cable puede solamente transferir un bit a la vez, un bus de 8 cables puede mover ocho bits a un tiempo, lo cual es un byte completo. Un bus de 16 bis puede transferir dos bytes y un bus de 32 bit puede transferir 4 bytes a la vez.

• Bus de direcciones. De modo similar al bus de datos, está conformado por un juego de cables que conecta el CPU y la RAM para llevar las direcciones de memoria. Se debe recordar, que cada dato en la RAM se asocia a un número, el cual es la dirección de memoria. En el caso del bus de direcciones el número de cables determina la cantidad máxima de direcciones de memoria. Por ejemplo, un byte de datos permite representar 256 valores diferentes. Si la capacidad del bus es de tan sólo ocho bits a la vez, el CPU sólo puede direccionar 256 bytes de RAM. |