Niveles de organización de computadoras

Niveles de organización de computadoras
La informática es el campo del conocimiento que se ocupa del estudio, diseño y uso de sistemas (esquemas) de tratamiento automático de información. Para esto, el informático se vale de medios físicas (computadora y calculadora1) que con sigue hacer funcionar según un programa; el resultado es el procesamiento de la información.
Informalmente se defineprograma como la expresión de un algoritmo en un lenguaje de programación, y algoritmo como una forma de abordar un problema con el fin de dar solución a éste. Siendo esta definición superficial, nos sugiera que la diferencia entre programa y algoritmo es la forma de expresión.
Un programa es una secuencia de instrucciones conforme a un lenguaje comprensible por la computadora, al ejecutarse sobre datosde entrada genera otros nuevos, de salida. Los datos de salida serán o no la solución al problema, pues la definición no indica que el programa tenga que ser correcto. La definición de algoritmo es más exigente, lo cual no quiere decir que la forma idónea de expresar un algoritmo no sea empleando un lenguaje de programación.
La forma más ortodoxa de definir proceso es “un programa en ejecución”.Tiene entidad física real y encuentra parangón en las reacciones químicas, procesos industriales, etc. Visto así, una computadora resulta ser una máquina que procesa datos conforme a un programa.
1.1.1 Hardware y software. Principio de organización de computadoras
Con el fin de sentar unas definiciones precisas nos vemos obligados a definir hardware como: objetos de un proceso informático que puedendescribirse, propiamente, mediante parámetros y expresiones físicas. También se denomina soporte físico.
Su complemento es el software: objetos de un proceso informático que pueden describirse, propiamente, mediante expresiones lógicas. También se denomina soporte lógico o logicial.
Entre ambos términos existen expresiones intermedias como firmware: software incorporado, al soporte físico. Estesustantivo hace alusión al software que la empresa vendedora incorpora al hardware, de mano.
No siempre hay una forma clara de calificar los elementos del procesamiento y desde un punto de vista abstracto funcional hardware y software son equivalentes. Esto funciona como un principio de organización de computadoras, y viene a decir tanto que puede construirse físicamente (p.ej.: con circuitoselectrónicos) cualquier programa, como que cualquier computadora puede implementarse partiendo de algún modelo de cómputo, y un programa adecuado2. En la práctica, los obstáculos relativos a velocidad y complejidad de diseño pueden ser insalvables.
1.2 Enfoque de máquina multinivel
La programación es una tarea complicada y costosa. La realización de aplicaciones partiendo del nivel físico se vefacilitada si se emplea un enfoque de máquina multinivel. Según éste, escribimos programas que simulen máquinas virtuales par-tiendo de algún nivel de máquina; se acumulan tantas etapas como sea necesario hasta que el problema que se quiere resolver se exprese fácilmente en alguna de ellas.

Así, una de las tareas de un programador consiste en construir máquinas virtuales apoyadas en el nivel delhardware, hasta que sea posible escribir programas en el nivel de abstracción adecuado.
Estos niveles se pueden construir(a) añadiendo más funciones a las aportadas por el nivel de máquina inferior (máquina ampliada), o bien (b) ocultando total o parcialmente las funciones del nivel inferior y reimplementando el nivel de máquina.
Cuando esta reimplementación tiene como fin suplantar (simular) unnivel de máquina virtual correspondiente a otro nivel inferior de otra máquina, se suele denominar emulación. Es habitual cuando se desea ejecutar programas sobre una máquina, que en principio están escritos para ejecutarse sobre el nivel físico de otra máquina diferente.
Este esquema conceptual, nos permite descomponer el estudio y diseño de las computadoras de una forma sencilla, pues se puede...