¿Cómo funciona una computadora?

Probablemente fue la peor predicción de la historia. En el año 1940 Thomas Watson, el jefe de la gigante corporación IBM, pronosticó que el mundo no necesitaría más de “cinco ordenadores”. Seis décadas más tarde el número de ordenadores ha ascendido a algo más de un millón de máquinas disponibles para cada usuario.

Para ser justos con Watson, los ordenadores han cambiado enormemente a lo largo del tiempo. En el año 1940, eran instrumentos gigantes utilizados para servicios militares o científicos del gobierno y con un coste de varios millones de dólares la pieza; hoy en día, la mayoría de ordenadores no tienen nada ver con aquellas máquinas. Están inmersos en todas las cosas, desde hornos microondas hasta teléfonos móviles y radios digitales. ¿Qué hace que los ordenadores sean tan flexibles para funcionar en dispositivos tan diferentes? ¿Cómo funcionan exactamente? ¡Echemos un vistazo más detenidamente!

Tabla de Contenidos

¿Qué es un ordenador?

Un ordenador es una máquina electrónica que procesa información – en otras palabras, un procesador de información: toma la información en bruto (los datos) por un lado, los almacena hasta que están listos para trabajar, los mastica durante un rato, y después suelta los resultados por el otro extremo. Todos estos procesos tienen un nombre. Tomar información se conoce como input (entrada), almacenar información se conoce como memoria (o almacén), masticar la información se conoce como procesar, y expulsar los resultados como output (salida).

A lo largo de los anos los ordenadores han ido evolucionando enormemente, ya no necesitamos disenar un programa individual para cada maquina

Imagina que tu ordenador fuera una persona. Supone que tienes un amigo que es realmente bueno en matemáticas. Es tan bueno que todo el mundo le pide consejos sobre sus problemas de esta materia. Cada mañana, va a su buzón de correos y encuentra un montón de problemas de matemáticas nuevos esperando a ser atendidos por él. Los coloca encima de su escritorio por orden, para echarles un vistazo. Toma la carta de arriba de todo del montón, estudia el problema, trabaja en busca de la solución y la envía de vuelta con la respuesta. Después se dirige a la siguiente carta del montón. Como puedes ver tu amigo está trabajando de la misma forma que lo hace un ordenador.

Su buzón de correos es su input; el montón en su mesa es su memoria; su cerebro es el procesador en busca de soluciones al problema; y, el enviar la respuesta es el output.

Una vez entiendas que los ordenadores se basan en un input, una memoria, un procesador, y un output, toda la basura de tu ordenador tendrá un mayor sentido:

Input: Por ejemplo, tu teclado y el ratón son unidades input – formas de conseguir información y que entren a él para que pueda procesarlas. Si utilizas un micrófono y un software de reconocimiento de voz, ese es otro input.

Memoria/Almacén: Probablemente tu ordenador almacena todos tus documentos y archivos en un disco duro: una memoria magnética muy amplia. Pero los dispositivos pequeños con base de ordenador como las cámaras digitales o los teléfonos móviles utilizan otro tipo de almacén como las tarjetas de memoria flash.

Procesador: El procesador de tu ordenador (a veces conocido como la unidad central del procesador) es un microchip que se encuentra en las entrañas del ordenador. Trabaja realmente duro y alcanza una temperatura increíblemente caliente durante el proceso. Esta es la razón por la que tu ordenador tiene un pequeño ventilador – impide que el cerebro se sobrecaliente.

Output: Probablemente tu ordenador tiene una pantalla LCD capaz de reproducir gráficos de alta resolución (muy detallados), y unos altavoces estéreo. Incluso puede ser que tengas una impresora en tu escritorio, siendo una forma de salida de documentos más permanente.

¿Qué es un programa de ordenador?

Hoy en día los ordenadores solucionan una gran variedad de problemas – pero siguen siendo, esencialmente, calculadoras. Todo lo que hacen los ordenadores, como ayudarte a editar una fotografía que ha sido tomada por una cámara digital, involucra la manipulación de números de una manera o de otra.

La información entra en el ordenador en forma de input, se procesa en su interior y se desarrolla una salida, un output, con una respuesta

Supone que estás mirando una foto digital en un programa de edición de fotos y decides que quieres una imagen en espejo (en otras palabras, darle la vuelta de la izquierda a la derecha). Probablemente sabes que la foto está formada por millones de píxeles individuales (cuadrados de colores) dispuestos en un patrón de cuadrícula. El ordenador almacena cada píxel como un número, así que tomar una fotografía digital es realmente como un ejercicio de ordenar una pintura por números. Para darle la vuelta a una imagen, el ordenador simplemente revertirá la secuencia de números, así que en vez de ir de derecha a izquierda irán de izquierda a derecha.

O imagina que quieres la fotografía más brillante. Todo lo que tienes que hacer es deslizar el icono “brillantez”. Entonces el ordenar trabajará para que todos los píxeles incrementen su valor de brillantez, en por ejemplo, un 10%, volviendo a la imagen por completo más brillante. Así que, una vez más, el problema recae en los números y en los cálculos.

Ejemplos de diferentes tipos de programa que puede utilizar un ordenador hoy en día

Lo que hace diferente a un ordenador de una calculadora es que puede trabajar por sí mismo. Solamente le das unas pequeñas instrucciones (llamado un programa) y a partir de ahí, realiza por sí solo una serie de operaciones complejas. Vuelve a los años 1970 y 1980, si quisieras que un ordenador de casa hiciera casi cualquier cosa, tendrías que escribir tu propio programa para que lo hiciese. Por ejemplo, antes de que escribieras una carta en el ordenador, tendrías que escribir un programa que pudiera leer las cartas que tú escribías en el teclado, almacenarlas en la memoria y reproducirlas en la pantalla.

Hoy en día, la mayoría de usuarios compran, descargan o comparten programas como Microsoft Word y el Excel. La mayor parte de la gente ve sus ordenadores como herramientas que los ayudan en su trabajo, en vez de máquinas electrónicas complejas que tiene que pre-programar – y esto está bien, porque la mayoría de nosotros tenemos cosas mejores que hacer que programar el ordenador.

¿Cuál es la diferencia entre hardware y software?

La belleza de un ordenador es que puede ejecutar un programa de procesamiento de texto en un minuto – y después un programa de edición de foto, cinco segundos más tarde. En otras palabras, aunque no lo pensemos de esta forma, el ordenador puede ser reprogramado tantas veces como quieras. Por esto, se conoce a los programas con el nombre de software. Ellos son “soft”, suaves o blandos, en el sentido de que no son fijos: pueden ser cambiados fácilmente.

En contraste, el hardware de un ordenador – los bits y las piezas por las que está formado (y los periféricos como el ratón, la impresora, que se conectan a él) – es mucho más fijo cuando lo compras fuera de la plataforma. El hardware es lo que hace poderoso a tu ordenador; la habilidad para ejecutar los diferentes software, lo que lo hace flexible. Esos ordenadores pueden hacer diferentes trabajos, es lo que los hace tan útiles – y es por lo que millones de nosotros no podemos vivir demasiado tiempo separados de ellos.

¿Qué es un sistema operativo?

Imagina que vuelves al año 1970, antes de que los programas ejecutados por el ordenador hayan sido inventados. Quieres programar tu ordenador para trabajar como un procesador de textos porque quieres pasar al ordenador tu primera novela – lo que es relativamente fácil, pero te llevará unos días de trabajo, o más. Unas semanas más tarde, estás cansado de escribir cosas y decides reprogramar tu máquina para que juegue al ajedrez. Más tarde, decides programarlo para almacenar tu colección de fotos. Cada uno de esos programas realiza cosas diferentes, pero también tienen cosas en común.

Dispositivos que forman parte del ordenador tanto internos como perifericos

Por ejemplo, todos ellos son capaces de leer las teclas que presionas en el teclado, almacenar cosas en la memoria y recuperarlas, y visualizar los caracteres (o imágenes) en la pantalla. Si escribieras montones de programas diferentes, te encontrarías escribiendo los mismos bits de programación para hacer las mismas operaciones básicas, una y otra vez. Esta es una pequeña parte de la tarea de programación, así que ¿por qué no simplemente mantener juntos todos los bits del programa que tienen funciones básicas y reutilizarlos cada vez?

Esta es la idea básica que se encuentra detrás del sistema operativo: es el núcleo del software en un ordenador ya que controla las tareas básicas de entrada (input), salida (output), almacenaje y procesador. Puedes pensar en un sistema operativo como en las “fundaciones” del software de un ordenador, que otros programas (llamados aplicaciones) construyen en la parte superior. Así que un procesador de texto y un juego de ajedrez son dos aplicaciones diferentes que confían en un sistema operativo que lleva su input básico, su output y así continuamente.

Los ordenadores nos han abierto un mundo de posibilidades, podemos trabajar mas rapido y de forma mas eficiente, en cualquier lugar

El sistema operativo se basa en la pieza más fundamenta del programa, la BIOS (El sistema básico de Input y Output), que se encuentra ligado entre el software y el hardware del sistema operativo. A diferencia del sistema operativo, que es el mismo de un ordenador a otro, la BIOS varían de una máquina a otra de acuerdo a la configuración precisa del hardware y, normalmente está escrita por un fabricante de hardware. La BIOS no es un software, estrictamente hablando; es un programa de almacenamiento semi-permanente dentro de uno de los chips principales del ordenador, es conocido como firmware (normalmente está diseñado de una forma determinada, pero puede ser actualizado ocasionalmente).

Los sistemas operativos tienen otro beneficio grande. Volviendo a 1970, todos los ordenadores virtuales eran completamente diferentes. Todos se ejecutaban a su manera, de forma idiosincrática y con un único hardware (chips de procesador diferente, direcciones de memoria, tamaños de pantalla y todo el resto). Los programas escritos por una máquina (como un Apple) normalmente no se ejecutaban en otra máquina (como un IBM) sin una conversión bastante extensiva. Esto supuso un gran problema para los programadores porque significaba que tenían que reescribir todos sus programas cada vez que quisieran ejecutarlo en máquinas diferentes.

¿Cómo ayudaron los sistemas operativos? Si tienes un sistemas operativo estándar que si lo ajustas funciona en cualquier máquina, todo lo que tienes que hacer es escribir las aplicaciones que trabajan en el sistema operativo. Después cualquier aplicación funcionará en cualquier máquina. El sistema operativo que definitivamente rompió con esto fue, por supuesto, Microsoft Windows, escrito por Bill Gates.

Fuente:

http://www.computerhope.com/issues/ch001263.htm

http://computer.howstuffworks.com/pc.htm

Resumen

Un ordenador es una máquina electrónica que toma información (input), la procesa durante un tiempo para elaborar un resultado, la almacena y produce una salida o resultado (output).

Hoy en día el funcionamiento del ordenador se centra en esas acciones, en la entrada, el procesamiento, el almacenaje y la salida. También cuenta con varios software, que son los programas variables y un hardware fijo, que puede ser actualizado cada cierto tiempo.

En el año 1970 cada uno de los ordenadores funcionaba con un programa determinado, por lo que cada persona tenía que diseñar, de manera individual, los programas que necesitaba. No eran válidos para otros. Además, se añadía el valor de estos dispositivos, muy elevado.

En la actualidad, el software común de todos los programas ha sido extraído para facilitarnos la vida. Ya no tenemos que preocuparnos por los programas de cada ordenador, prácticamente todos utilizan el mismo, con alguna variación. El encargado de hacer esto posible fue Microsoft Windows, de la mano de Bill Gates.