El estudio de los fundamentos de los computadores

El objetivo de estos primeros capítulos es presentar la estructura básica de un computador digital, poniendo de manifiesto los conocimientos que se trabajarán para entender en profundidad su funcionamiento y su diseño.

Objetivos que perseguimos

Los objetivos perseguidos son los siguientes:

  • Saber diferenciar entre electrónica digital y electrónica analógica
  • Entender que es posible codificar cualquier información con un conjunto reducido de símbolos, como son 0 y 1
  • Conocer a grandes rasgos la evolución de los computadores y las mejoras tecnológicas que han marcado cambios cualitativos profundos
  • Conocer la arquitectura básica de un computador digital actual

Entender la estructura básica de un computador digital es el objetivo final del curso. En este módulo se describe la arquitectura de un computador a grandes rasgos. A lo largo de los módulos siguientes se irán presentando conceptos, herramientas y metodologías para entender con profundidad el funcionamiento y la construcción de este tipo de máquinas.

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, el conocimiento de la organización interna del computador tiene poca utilidad. La  conclusión sería que se trata de una materia que tiene interés para un número reducido de ingenieros, sólo para aquellos que tienen en su horizonte trabajar en el desarrollo de procesadores.

Sin embargo, el conocimiento de los principios de funcionamiento de los computadores es necesario tanto si nos dedicamos al desarrollo 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 estas se extienden en un abanico de aplicaciones que van desde los PCL industriales a la inteligencia artificial.

PCL: es la sigla de programmable logic controller, y se trata de un equipamiento electrónico programable diseñado para controlar procesos secuenciales en un entorno industrial.

Los computadores son sistemas digitales complejos, 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 computadores son conocimientos necesarios para aquel que quiera trabajar en el diseño de sistemas electrónicos, en la programación de los mismos, o en el desarrollo de aplicaciones específicas que requieran un cierto grado de optimización.

Qué debemos saber para entender los computadores

Los computadores actuales son aparatos electrónicos. La electrónica, finalmente, trabaja con señales eléctricas, entonces ¿como es posible procesar la información del mundo que nos rodea mediante señales eléctricas?.

Hemos de saber como se codifica la información que tenemos que procesar dentro de las máquinas, tenemos que determinar como son los datos, y cuales 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.

Los computadores se basan en la electrónica digital, sin embargo, que es la electrónica digital, en definitiva, cuales son las bases de funcionamiento de la tecnología con la que se diseñan las máquinas digitales.

Por otra parte, ¿cómo podemos utilizar la electrónica digital para construir un computador digital?, debemos disponer de metodologías, que, de manera organizada, nos permitan concebir sistemas digitales complejos, y en particular, concretarlo sobre la organización de un computador convencional.

Éstos son los interrogantes a los que vamos a ir dando respuesta a lo largo de este manual.