La computadora digital es un sistema digital que realiza varias tareas computacionales. La palabra digital implica que la información en la computadora está representada por variables que toman un número limitado de valores discretos. Estos valores son procesados internamente por componentes que pueden mantener un número limitado de estados discretos.
Los dígitos decimales 0, 1, 2,…, 9, por ejemplo, proporcione 10 valores discretos. La primera computadora digital electrónica, desarrollada a finales de la década de 1940, se utilizó principalmente para cálculos numéricos y los elementos discretos eran los dígitos. De esta aplicación surgió el término computadora digital.
En la práctica, los ordenadores digitales funcionan de forma más fiable si solo se utilizan dos estados. Debido a la restricción física de los componentes, y debido a que la lógica humana tiende a ser binaria (es decir, declaraciones verdaderas o falsas, sí o no), los componentes digitales que están obligados a tomar valores discretos están obligados a tomar solo dos valores y se dice que son binarios.
Los ordenadores digitales utilizan el sistema numérico binario, que tiene dos dígitos: 0y 1. Un dígito binario se llama bit. La información se representa en computadoras digitales en grupos de bits. Mediante el uso de varias técnicas de codificación, se pueden hacer grupos de bits para representar no solo números binarios, sino también otros símbolos discretos, como dígitos decimales o letras del alfabeto.
Ordenadores digitales: Organización informática
La organización informática se ocupa de la forma en que funcionan los componentes de hardware y de la forma en que están conectados para formar el sistema informático.
Se supone que los diversos componentes están en su lugar y la tarea es investigar la estructura organizativa para verificar que las partes de la computadora funcionen según lo previsto.
Computadoras digitales: Diseño de computadoras
El diseño de computadoras se refiere al diseño de hardware de la computadora. Una vez que se formulan las especificaciones de la computadora, es tarea del diseñador desarrollar hardware para el sistema.
El diseño de la computadora se refiere a la determinación de qué hardware se debe usar y cómo se deben conectar las piezas. Este aspecto del hardware de computadora a veces se conoce como implementación de computadora.
Ordenadores digitales: Arquitectura de ordenador
La arquitectura de ordenador se refiere a la estructura y el comportamiento del ordenador visto por el usuario.
Incluye la información, los formatos, el conjunto de instrucciones y las técnicas para direccionar la memoria. El diseño arquitectónico de un sistema informático se ocupa de las especificaciones de los diversos módulos funcionales, como procesadores y memorias, y de estructurarlos juntos en un sistema informático.
Dos tipos básicos de arquitectura de computadora son:
- arquitectura de von Neumann
- Arquitectura de Harvard
arquitectura de von Neumann
La arquitectura de von Neumann describe un marco general, o estructura, que el hardware, la programación y los datos de una computadora deben seguir. Aunque se han ideado e implementado otras estructuras para la computación, la gran mayoría de las computadoras en uso hoy en día operan de acuerdo con la arquitectura de von Neumann.
von Neumann imaginó la estructura de un sistema informático compuesto por los siguientes componentes:
- ALU: La unidad Aritmética-Lógica que realiza las funciones computacionales y lógicas de la computadora.
- RAM: Memoria; más específicamente, la memoria principal o rápida de la computadora, también conocida como Memoria de acceso aleatorio(RAM).
- Unidad de control: Este es un componente que dirige a otros componentes de la computadora a realizar ciertas acciones, como dirigir la obtención de datos o instrucciones de la memoria para ser procesadas por la ALU; e interfaces hombre-máquina
- ; es decir, dispositivos de entrada y salida, como teclado para entrada y monitor de pantalla para salida.
Diagrama de bloques de una computadora Digital
Un ejemplo de arquitectura de computadora base en la arquitectura de von Neumann es la computadora personal de escritorio.
Arquitectura de Harvard
La arquitectura de Harvard utiliza vías de almacenamiento y señal físicamente separadas para sus instrucciones y datos. El término se originó a partir del Harvard Mark I y los datos de los cierres de relé (23 dígitos de ancho).
En una computadora con arquitectura Harvard, la CPU puede leer una instrucción y datos de la memoria al mismo tiempo, lo que lleva al doble del ancho de banda de la memoria.
Los sistemas informáticos basados en microcontroladores(microordenador de un solo chip) y los sistemas informáticos basados en DSP(Procesador de señal digital) son ejemplos de la arquitectura de Harvard.