Arquitectura del ordenador: CPU, memorias, buses, placa base y RAID explicados

1. Arquitectura del ordenador

• Von Neumann: programa almacenado en memoria.

• CPU: cerebro del ordenador.

• Emisor: genera información.

• Canal: transmite información.

• Receptor: recibe información.

• Datos: numéricos, alfabéticos y alfanuméricos.

2. CPU y registros

• UC (Unidad de control): coordina y controla las operaciones.

• ALU/UAL: realiza operaciones matemáticas y lógicas.

• Registros: almacenan temporalmente datos e instrucciones.

• PC: señala la próxima instrucción.

• SP: apunta a la cima de la pila.

• IR: contiene la instrucción actual.

• FLAG: guarda información del resultado de la ALU.

• Acumulador: guarda resultados intermedios.

Fases de ejecución: Prefetch → Fetch → Decodificación → Lectura de operandos → Ejecución → Escritura del resultado.

3. Buses

• Bus de datos: transporta datos e instrucciones.

• Bus de direcciones: indica dónde leer o escribir datos.

• Bus de control: coordina las operaciones.

• Fórmula: n bits de direcciones = 2ⁿ direcciones posibles.

Según los apuntes: datos y direcciones son unidireccionales; control es bidireccional.

4. Placa base

Conecta todos los componentes del ordenador.

• Socket: conecta la CPU.

• Ranuras RAM: memoria principal.

• PCI Express: tarjetas de expansión.

• BIOS/UEFI: firmware de inicialización y arranque.

• CMOS: guarda la configuración.

• Pila CMOS: mantiene la alimentación de la configuración.

• SATA/M.2: conexiones de almacenamiento.

• Chipset: ayuda a gestionar la comunicación entre componentes.

Puertos

• USB: periféricos y transferencia de datos.

• RJ45: red Ethernet.

• VGA: vídeo analógico.

• HDMI: vídeo y audio digital.

• SATA: almacenamiento.

• IDE: almacenamiento antiguo.

• Audio: altavoces y micrófonos.

• Serie/paralelo: dispositivos antiguos.

5. Memorias

• RAM: memoria principal, rápida y volátil; pierde los datos al apagar.

• Caché: guarda datos frecuentes para acelerar la CPU.

• L1: normalmente más rápida y pequeña.

• L2: capacidad intermedia.

• L3: normalmente mayor y más lenta que L1/L2.

• ROM: memoria no volátil con instrucciones de firmware.

• CMOS: configuración del equipo.

• VRAM: almacena datos gráficos.

• DRAM: necesita refresco periódico.

• SRAM: rápida y sin refresco periódico.

• SDRAM: sincronizada con el reloj.

• DDR: transfiere datos dos veces por ciclo de reloj.

RAM vs. almacenamiento: la RAM es temporal; el HDD/SSD conserva los datos al apagar.

6. Tarjeta gráfica

Procesa los datos gráficos y los transforma en imágenes que se muestran en el monitor. Utiliza VRAM para guardar datos gráficos.

7. Almacenamiento y conexiones

• HDD: disco duro mecánico.

• SSD: almacenamiento de estado sólido.

• USB: memoria externa portátil.

• IDE/PATA: interfaz antigua.

• SATA: conexión habitual de discos y SSD SATA.

• SCSI: interfaz de conexión de dispositivos.

8. RAID

Capacidad útil:

• RAID 0: suma de las capacidades.

• RAID 1: capacidad de un disco si ambos son iguales.

• RAID 5: (N-1) capacidad del disco más pequeño.

• RAID no sustituye a una copia de seguridad.

9. Arranque del ordenador

1. Encender el equipo.

2. BIOS/UEFI inicializa el hardware.

3. Comprueba el hardware necesario.

4. Busca el dispositivo de arranque.

5. Carga el gestor de arranque.

6. Inicia el sistema operativo.

• BIOS: firmware tradicional.

• UEFI: firmware moderno con funciones de arranque avanzadas.

• BOOT: apartado donde se configura el orden de arranque.

• F12: puede abrir el menú de selección rápida de arranque.

10. Periféricos de comunicación

• Ethernet: conexión por cable.

• Wi-Fi: conexión inalámbrica.

• Módem: adapta la comunicación a la tecnología de conexión.

• Tarjeta de red: permite comunicarse con otras máquinas.

• Dirección MAC: identifica la interfaz de red en el ámbito de enlace.

11. Jumpers y controladoras

• Jumper: puente físico para configurar hardware.

• Controladora: intermediaria entre CPU y periféricos.

• Funciones de las controladoras: adaptar velocidades, convertir formatos y aislar el hardware de los programas.

12. Diagnóstico del equipo

• Benchmark: prueba para medir el rendimiento de un componente o equipo.

• Verificación: comprobar que los componentes funcionan correctamente.

• Configuración: ajustar hardware, BIOS/UEFI y controladores.