Elementos básicos de un sistema informático

Las computadoras son máquinas de uso general que están diseñadas para seguir instrucciones para completar tareas de procesamiento de datos. Aunque la arquitectura específica de los diferentes tipos de computadoras puede ser diferente, todas las computadoras logran procesamiento de datos utilizando cinco elementos básicos del sistema informático: entrada, salida, ruta de datos, control y memoria. Cada uno de estos elementos está asociado con uno o más dispositivos de hardware integrados en la computadora o conectados externamente.

La comunicación con el mundo exterior se lleva a cabo a través de los elementos de entrada y salida del sistema informático. Los datos se ingresan en una computadora a través de dispositivos de hardware externos como ratones, teclados, pantallas táctiles y dispositivos de almacenamiento. Una vez que se han procesado los datos, se pueden convertir a un formato legible por humanos para enviarlos a dispositivos como impresoras, pantallas, parlantes o auriculares. La computadora también puede convertir datos a otros formatos de salida, como señales eléctricas para controlar equipos automatizados.

El elemento de ruta de datos se compone de varias unidades que realizan el procesamiento de datos dentro de la CPU (unidad central de procesamiento), que a menudo se conoce como el cerebro de la computadora. La CPU interpreta las instrucciones de programación y controla los dispositivos internos y externos. Una de las unidades más importantes dentro de la CPU es la ALU (unidad aritmética lógica), que realiza operaciones aritméticas y lógicas en los datos. Algunas computadoras tienen una unidad de procesamiento de gráficos (GPU) dedicada para admitir la visualización de alta velocidad de imágenes visuales complejas. La ruta de datos también contiene circuitos y registros que rastrean los estados del sistema, como el contador de programa para el software que se está ejecutando actualmente.

El elemento de control de la computadora es responsable del movimiento de datos entre la memoria y la CPU. Este elemento coordina la ejecución de las instrucciones del programa con todos los demás elementos del sistema informático proporcionando señales de control y temporización. El trabajo del elemento de control lo realiza la unidad de control (CU), que en la mayoría de las computadoras modernas es parte de la CPU. La unidad de control se describe a menudo como el sistema nervioso central de la computadora.

Las computadoras usan memoria interna y externa cuando realizan operaciones. La memoria interna se utiliza para almacenar las instrucciones del software y los datos relacionados de los programas que se están ejecutando actualmente. La memoria interna consta de RAM (memoria de acceso aleatorio), que es temporal porque retiene datos solo mientras se aplica energía. Cuando la computadora está apagada, la memoria se borra. Los datos que no están siendo utilizados por la computadora generalmente se almacenan en una memoria externa en dispositivos como discos duros y unidades flash.