¿Cómo funciona una computadora y qué hay dentro?

Las computadoras han evolucionado de dispositivos simples a un elemento básico del siglo XXI en solo unas pocas décadas. Pero a pesar de ser una tecnología relativamente nueva, la mayoría de la gente no tiene idea de cómo un simple rectángulo, lo suficientemente pequeño como para caber su mochila: es capaz de todo, desde matemáticas complejas hasta reproducción de video, audio y ejecución sofisticada software.

Entonces, ¿cómo funciona una computadora y qué componentes necesita para fabricar una?

¿Que es una computadora?

Una computadora es un dispositivo electrónico programable capaz de procesar información. Compuestas por hardware y software, las computadoras operan en dos niveles: reciben datos a través de una ruta de entrada, ya sea en vivo o mediante una unidad de almacenamiento digital, y envían una salida.

Las computadoras modernas no deben mezclarse con la ocupación laboral obsoleta de las computadoras en el siglo XIX. Si bien ambos realizan largos y tediosos cálculos matemáticos y procesamiento de información, uno es una persona y el otro es una máquina.

¿Cómo funciona una computadora?

Una computadora procesa la entrada para producir la salida deseada, pero ¿cómo supera una máquina al cerebro humano?

Las computadoras convencionales no intentan imitar el cerebro humano. En cambio, ejecutan comandos secuencialmente, con datos en constante movimiento desde la entrada y la memoria al procesador del dispositivo. Las computadoras neuromórficas, por otro lado, procesan datos al mismo tiempo, haciéndolos más rápidos, eficientes energéticamente y más cercanos a la estructura del cerebro humano.

En general, una computadora funciona en cuatro pasos:

1. Aporte: La entrada son los datos antes del procesamiento. Proviene del mouse, teclado, micrófono y otros sensores externos.
2. Almacenamiento: El almacenamiento es la forma en que la computadora retiene los datos de entrada. El disco duro se utiliza para el almacenamiento masivo y a largo plazo de datos, mientras que el conjunto de datos para el procesamiento inmediato se almacena temporalmente en la memoria de acceso aleatorio (RAM).
3. Procesando: El procesamiento es donde la entrada se transforma en salida. La Unidad Central de Procesamiento (CPU) de la computadora es su cerebro. Es responsable de ejecutar instrucciones y realizar operaciones matemáticas en los datos de entrada.
4. Producción: La salida es el resultado final del procesamiento de datos. Puede ser cualquier cosa, desde imágenes, video o contenido de audio, incluso las palabras que escribe con un teclado. También puede recibir la salida a través de una impresora o un proyector en lugar de directamente a través de su dispositivo.

Los componentes de hardware de una computadora

Cuanto más simple sea la tarea que debe realizar una computadora, más fácil será construirla. Es por eso computadoras viejas son simplistas en comparación con sus contrapartes modernas, con capacidades limitadas.

Los componentes de hardware son todo lo que puede tocar y ver físicamente en una computadora, incluidos todos los dispositivos de entrada y salida, desde teclados, micrófonos y ratones hasta pantallas y altavoces.

El hardware también son las partes de procesamiento físico como el almacenamiento, la CPU, la tarjeta gráfica, la tarjeta de sonido, la RAM y la placa base, todas las cuales juegan un papel importante en las computadoras contemporáneas.

tarjeta madre

La placa base es el centro de comunicación principal entre los componentes de hardware de la computadora. Es el circuito principal donde todo debe conectarse físicamente, excepto los que dependen de Bluetooth o Wi-Fi. Sin una placa base, es imposible tener una computadora moderna que funcione.

UPC

Si la placa base es el centro de comunicaciones, entonces la CPU es el director de comunicaciones. Recibe e interpreta la entrada y las instrucciones y envía señales a otros componentes de exactamente qué hacer con los datos para la salida deseada. Cuantos más núcleos tiene una CPU, más operaciones puede realizar al mismo tiempo.

RAM

La RAM es el asistente principal de la CPU. En lugar de tener que buscar datos en una unidad de almacenamiento considerablemente grande, la RAM almacena los datos utilizados por el sistema operativo, cualquier software en ejecución y la entrada entrante. Cuanto mayor sea la capacidad de la RAM, más software pesado podrá ejecutar sin ralentizar el dispositivo.

HDD / SSD

HDD son las siglas de Hard Disk Drive. Es el componente que almacena permanentemente sus medios y aplicaciones, incluido el sistema operativo (SO). Varían en tamaño y rendimiento desde unos pocos cientos de gigabytes (GB) hasta varios terabytes (TB).

También puede encontrar unidades de estado sólido (SSD), que son otro tipo de hardware de almacenamiento. Los SSD y HDD son útiles para diferentes cosasy muchos usuarios combinan unidades para maximizar el rendimiento.

Unidad de procesamiento gráfico

La Unidad de procesamiento de gráficos (GPU) está dedicada a procesar imágenes visuales en su computadora. Las GPU potentes son esenciales para reproducir imágenes y gráficos de alta calidad o jugar videojuegos. El procesamiento de gráficos puede ser sus propios componentes o estar integrado con la CPU.

Tarjeta de sonido

Tarjetas de sonido son responsables de procesar los datos auditivos y enviarlos a sus altavoces. De manera similar, la tarjeta de sonido puede ser una pieza separada o estar integrada con la CPU.

Los componentes de software de una computadora

Las computadoras modernas utilizan una combinación de componentes de hardware y software que trabajan juntos para procesar entradas y salidas complejas.

El software es una colección de instrucciones escritas previamente que le indican a su computadora qué hacer. Es un programa digital, no un componente físico que se puede ver al abrir la tapa de una computadora o computadora portátil.

Y, al igual que el hardware de su computadora, los diferentes tipos de software desempeñan diferentes funciones en el funcionamiento de su computadora.

Firmware

El firmware es donde la línea entre hardware y software se vuelve borrosa. Es un software que está grabado físicamente en una pieza de hardware.

El firmware es lo primero que se inicia su computadora cuando la enciende, un programa simple que le indica a su computadora que inicie el sistema operativo. Sin él, su computadora no iniciará su sistema operativo u otros componentes, y estará atrapado con hardware con el que no puede comunicarse.

Sistema operativo (SO)

Un sistema operativo es una pieza de software que administra los recursos de hardware y software de su computadora. De manera similar, sin un sistema operativo, no puede comunicarse con su computadora incluso usando sus dispositivos de entrada.

El futuro de las computadoras

Las computadoras que siguen el modelo de procesamiento secuencial solo serán más baratas, más pequeñas, más rápidas y más eficientes. Sin embargo, el diseño y la arquitectura de las computadoras convencionales están llegando a su límite. En cambio, puede esperar un aumento en la arquitectura informática moderna que no dependa primero de la tecnología diseñado hace más de 50 años, desde la perspectiva de las computadoras neuromórficas hasta Quantum más accesibles ordenadores.

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