Estudio de los fundamentos de los computadores


El estudio de los fundamentos de los computadores

1.1. ¿Por qué estudiar los fundamentos de los computadores?
Desde el principio nos podríamos cuestionar la utilidad de analizar el funcionamiento de los computadores. El argumento para ello puede ser que queremos utilizar los computadores sólo como una herramienta, que en último término seremos usuarios de las máquinas y que, como tales, elconocimiento de la organización interna del computador tiene poca utilidad. La conclusión Sería que se trata de una materia que tiene interés para un número reducidode ingenieros, sólo para aquellos que tienen en su horizonte trabajar en el desarrollode procesadores.
Sin embargo, el conocimiento de los principios de funcionamiento de losComputadores es necesario tanto si nos dedicamos aldesarrollo de aplicaciones, al análisis de sistemas o al desarrollo de circuitería específica. El desarrollo de aplicaciones optimizadas, requiere del conocimiento de los paradigmas básicos de funcionamiento de las máquinas donde se ejecutarán, y éstas se extienden en un abanico de aplicaciones que va desde los PLC industriales a la inteligencia artificial.
Los computadores son sistemas digitalescomplejos. Entenderlos y conocer herramientas metodológicas para su diseño y síntesis nos abre el camino al desarrollo de sistemas digitales específicos.
No se trata sólo de conocimientos de cultura general. Los conceptos básicos del funcionamiento de los computadores son conocimientos necesarios para aquel que quiera que trabajar en el diseño de sistemas electrónicos, en la programación de los mismoso en el desarrollo de aplicaciones específicas que requieran un cierto grado de optimización.
1.2. ¿Qué tenemos que saber para entender los computadores?
Los computadores actuales son aparatos electrónicos. La electrónica, finalmente, trabaja con señales eléctricas. ¿Cómo podemos procesar la información del mundo que nos rodea mediante señales eléctricas? Hemos de saber cómo se codifica lainformación que tenemos que procesar dentro de las máquinas. Tenemos que determinar cómo son los datos y cuáles son las limitaciones implícitas en las máquinas. La matemática nos da herramientas para codificar adecuadamente la información que queremos almacenar o con la que queremos trabajar dentro de los computadores.

PLC
PLC es la sigla de programablelogic controller y se trata de un equipamientoelectrónico programable diseñado para controlar procesos secuenciales en un entorno industrial.
Los computadores se basan en la electrónica digital. Sin embargo, ¿qué es la electrónica digital? ¿En qué se diferencia de la que no es digital? En definitiva, ¿cuáles son las bases de funcionamiento de la tecnología con la que se diseñan las máquinas digitales?
Por otra parte, ¿cómo podemos utilizarla electrónica digital para construir un computador digital? Tenemos que disponer de metodologías que, de maneraorganizada, nos permitan concebir sistemas digitales complejos, y en particular,concretarlo sobre la organización de un computador convencional.
Éstos son los interrogantes a los que iremos dando respuesta a lo largo del curso, pero, a modo de introducción, los apartados siguientes nosdan algunas pinceladas al respecto.

1.2.1. ¿Qué es la electrónica digital?
En contraposición, en la electrónica analógica las señales pueden variar de forma continua, es decir, no están reducidas a un conjunto (pequeño) de valores diferentes. En una señal digital sólo se diferencia entre el valor alto de tensión y el valor bajo de tensión, por ejemplo 0 V y 5 V. En cambio, una señal analógicapuede registrar cualquier valor de tensión, 0,1 V o 0,2 V o 0,23 V o 2,35 V o 1,13 V o cualquier otro dentro de los márgenes de funcionamiento, y cada valor se considera diferente.
Las tecnologías actuales con las que se construyen los sistemas digitales (es decir, los dispositivos basados en la electrónica digital y los computadores en particular) trabajan especialmente bien cuando sobre las...