¿Qué es una operación (informática)?
Una operación, en informática, es una acción que se lleva a cabo para realizar una tarea determinada. Existen cinco tipos básicos de operaciones informáticas: entrada, procesamiento, salida, almacenamiento y control.
Las operaciones informáticas son ejecutadas por las cinco unidades funcionales primarias que componen un sistema informático. Estas unidades se corresponden directamente con los cinco tipos de operaciones. Incluyen la unidad de entrada, la unidad de almacenamiento, la unidad de salida y dos de los componentes principales de la unidad central de procesamiento (CPU) — la unidad aritmética lógica (ALU) y la unidad de control (CU).
El siguiente diagrama ofrece una visión conceptual de un sistema informático y sus cinco unidades principales.
Las flechas negras representan el flujo de datos y las líneas de puntos azules, el flujo de control. El sistema informático recibe instrucciones de entrada y datos de usuarios y programas. Cuando el sistema acepta los datos por primera vez, almacena la información en la memoria (almacenamiento primario) y, a continuación, la pone a disposición de la CPU para su procesamiento. La operación de procesamiento da lugar a la generación de algún tipo de salida, que se entrega a la unidad de salida, donde la información puede difundirse.
¿Qué es la unidad de entrada?
La unidad de entrada es un conjunto de dispositivos que inician las operaciones de entrada. Puede tratarse de un teclado, un ratón, un trackpad, un escáner, un micrófono, un lector de tarjetas o cualquier otro tipo de dispositivo. Los dispositivos de entrada permiten a los usuarios enviar datos e instrucciones al ordenador para su procesamiento. Estos dispositivos permiten a los usuarios interactuar directamente con el ordenador en tiempo real o pueden configurar un dispositivo, como un detector de movimiento, para que inicie las operaciones de entrada automáticamente.
La unidad de entrada actúa como puente entre el mundo exterior y el sistema informático. Para cada operación de entrada, el dispositivo de entrada debe enviar los datos y las instrucciones en un formato binario que la CPU entienda. Los dispositivos de entrada se dividen en dos grandes categorías: de entrada directa y de entrada indirecta. Los dispositivos de entrada directa envían datos e instrucciones directamente al ordenador. Los escáneres ópticos y las pantallas táctiles son dos ejemplos de dispositivos de entrada directa. Los dispositivos de entrada indirecta, como teclados y joysticks, primero deben traducir la entrada a un formato binario, un proceso denominado codificación.
¿Qué es la unidad aritmética lógica?
Cuando el sistema informático recibe los datos binarios, los almacena en la memoria, donde la CPU puede acceder a ellos para procesarlos. Un procesador sólo puede ejecutar operaciones sencillas. Para realizar tareas complejas, debe ejecutar miles de millones de operaciones individuales por segundo.
Uno de los componentes más importantes de la CPU es la ALU, que realiza las operaciones de procesamiento del sistema. La ALU realiza operaciones aritméticas y lógicas en los operandos basándose en las instrucciones introducidas, que especifican cada paso necesario para que el software haga algo.
La ALU realiza operaciones aritméticas como sumas, restas, multiplicaciones, divisiones, incrementos y decrementos. También puede realizar operaciones lógicas como AND, OR y Exclusive-OR. Las operaciones lógicas se basan en operadores booleanos, que trabajan con valores verdadero/falso. Las operaciones lógicas también utilizan operadores relacionales para realizar comparaciones. Estos incluyen operadores como igual (=), menor que (<) y mayor que (>).
La ALU suele tener acceso directo de entrada y salida al controlador de procesos, a la memoria principal o RAM y a los dispositivos de entrada y salida. Las entradas y salidas fluyen a través del bus del sistema. La entrada consiste en una palabra de instrucción que contiene un código de operación, uno o más operandos y, a veces, un código de formato.
¿Qué es la unidad de salida?
Cuando la CPU ha terminado de procesar los datos introducidos, el sistema informático lleva a cabo una serie de operaciones de salida que dirigen los resultados del procesamiento a la unidad de salida. La unidad de salida, al igual que la unidad de entrada, es un conjunto de dispositivos. En este caso, sin embargo, pueden recibir y traducir los datos entregados a través de las operaciones de salida. Los dispositivos de salida pueden ser monitores, altavoces, impresoras, proyectores, trazadores u otros dispositivos.
Las operaciones de salida entregan datos en código binario. Corresponde al dispositivo dar sentido a esta información y convertirla a un formato utilizable. Algunos dispositivos de salida pueden incluir su propio procesador y recursos de memoria para ayudar a reducir la carga del ordenador, mejorar el rendimiento local o, en su caso, reducir el tráfico de red. Por ejemplo, las impresoras láser suelen incluir procesadores y memoria RAM.
¿Qué es la unidad de almacenamiento?
La unidad de almacenamiento, también llamada unidad de memoria, contiene dispositivos de almacenamiento primario y secundario. El almacenamiento primario incluye RAM y ROM. El almacenamiento secundario puede incluir unidades de estado sólido (SSD), unidades de disco duro (HDD), dispositivos ópticos, unidades flash USB y otros dispositivos de almacenamiento no volátiles. Las operaciones de entrada, procesamiento y salida dependen en gran medida del almacenamiento primario. Los datos de entrada se almacenan en la memoria, la CPU utiliza la memoria cuando procesa los datos y la salida de procesamiento se escenifica en la memoria antes de enviarse a la unidad de salida. El proceso de almacenamiento y recuperación de datos requiere operaciones de almacenamiento cuidadosamente controladas que faciliten un acceso eficaz y rápido a los datos en los dispositivos de memoria.
¿Qué es la unidad de control?
Las operaciones de control se encargan de coordinar todas las demás operaciones del sistema informático. La UC lleva a cabo las operaciones de control, asegurándose de que los datos se transfieren, procesan y almacenan correctamente. Recupera y descodifica cada instrucción de la memoria y, a continuación, utiliza esta información para emitir las señales necesarias para coordinar las operaciones en todo el sistema informático. La UC no procesa ni almacena datos, pero controla todas las comunicaciones y sincroniza todas las operaciones. Por esta razón, tiene acceso a todas las demás unidades del sistema informático. Para mantener este control, la UC incluye múltiples componentes, como una unidad de temporización, un decodificador de instrucciones y un generador de estados de control.