Qué es y cómo funciona la PC

El concepto "computadora" es bastante más amplio que lo primero que se nos viene a la mente cuando escuchamos esa palabra, que inmediatamente nos remite a la PC que vemos en los hogares, oficinas, escuelas, bancos, etc. La popular PC es sólo una parte del amplio universo que abarcan las computadoras, pero es el más visible y popular, y tuvo una explosión fenomenal más o menos a partir de fines de los 80 y principios de los 90. En esos pocos años alcanzó tal difusión y nivel de penetración, que hoy parece imposible imaginar las actividades más corrientes sin ella. Veamos en esta breve introducción qué es una PC, cuáles son sus partes y cómo trabaja.

¿QUÉ ES UNA PC?
Buscando una definición, podremos encontrar tantas como puntos de vista hay sobre el tema, pero, desde lo técnico, podemos decir que es un sistema que procesa datos, cuyos diferentes componentes giran en torno a un procesador (precisamente de datos) de alta velocidad y que están en función del uso que se le da al equipo. Desde el punto de vista del uso, podemos decir que es un recurso multipropósito, ya que con él se pueden encarar diferentes tareas laborales, de entretenimiento o de organización personal.

¿Máquina o qué?
Hablamos de "recurso", de "elemento", de "equipo", aunque a la PC se la llama comúnmente "máquina". A nadie se lo puede criticar por esa definición (todos la usamos), aunque hay que hacer algunas salvedades:

- En general, las máquinas ejecutan una sola aplicación: una agujereadora agujerea, un torno le da forma a piezas de metal o de madera, una amoladora corta diversos materiales, etc. Algunas máquinas pueden ejercer más de una tarea, pero no más que eso.
- Una máquina se compone fundamentalmente de elementos mecánicos que en su movimiento generan la acción de su propósito.
- Por último, una máquina sólo necesita de la herramienta adecuada (la agujereadora, una mecha; la amoladora, un disco de corte) y de un operario. Salvo en el caso de elementos, justamente computarizados (por ejemplo un torno), no precisa un software o un programa de ejecución de las tareas.

Una PC, en cambio, presenta características extra:
- Puede ejecutar una amplia variedad de tareas (siempre mirándola desde el punto de vista del usuario)
- Su tarea interna central, que es la de procesar datos, no implica movimientos de piezas mecánicas (salvo acciones colaterales como el movimiento de las unidades de almacenamiento)
- Para funcionar y ejecutar sus tareas, necesita de uno o más programas que serán los que transformen los requerimientos del operario/usuario en datos interpretables por el procesador.

De esta forma, la computadora puede cumplir múltiples funciones:
- Se puede utilizar en el trabajo o para el estudio, para redactar documentos, generar planillas de cálculo o buscar información por Internet.
- Sirve como herramienta para comunicarse con otros usuarios vía correo electrónico o la mensajería instantánea.
- Para jugar, es una de las herramientas más completas. Ofrece todas las características necesarias para participar en los juegos de última generación.
- Como equipo multimedia, se puede emplear para la reproducción o edición de música o películas, así como para el tratamiento de fotografías.

LAS PARTES DE LA PC

Lo que se hizo conocido como PC o computadora personal a principios de los 80 es un sistema modular, o por bloques que se interconectan entre sí gracias a una placa principal que a su vez los vincula al microprocesador. Todo esto, dentro de un gabinete al que se conectan externamente el monitor, el teclado y el mouse. Esta estructura o concepto básico no ha cambiado desde esa época: han mejorado los componentes, han aparecido otros nuevos, algunos pasaron a formar parte de la placa base y otros salieron de ella, pero la idea sigue siendo la misma. Este desarrollo en gran parte es posible por tratarse de una tecnología abierta, de manera tal que cualquier fabricante puede proveer partes compartibles para el equipo, mientras cumplan con una serie de requisitos. Esto ha sido, además, lo que dio origen a los "clones", equipos sin marca específica, conformados por componentes no relacionados entre sí de diversos fabricantes.
Las PCs compatibles más comunes, entonces, constan básicamente de los siguientes elementos:
- Motherboard: también conocida como "placa base", se encuentra dentro del gabinete y es la placa principal de la PC. En ella se concectan absolutamente todos sus componentes a través de zócalos o conectores. Maneja así todas las transferencias de datos entre el procesador y los periféricos. Algunos de sus componentes más importantes son el chipset, el zócalo del procesador, las ranuras de conexión (AGP o PCI) y las interfaces ATA o IDE (para la conexión de las unidades de disco) También encontramos los buses, pistas de cobre impresas en la placa que permiten la interconexión de los elementos.
- Microprocesador: es el cerebro de la PC y el que ejecuta todos los procesos principales, ya que se intenta que procesos secundarios sean supervisados por otros circuitos o componentes.
- Memoria: todos los datos que la computadora usa para trabajar son almacenados en este lugar. Hay diferentes tipos de memorias en la PC. La principal es la RAM, que aloja temporalmente datos que necesita el sistema para operar. También encontramos la memoria caché, utilizada por el procesador para tener a mano rápidamente instrucciones o datos necesarios para su funcionamiento. Finalmente, la memoria ROM es una memoria no volátil (cuando se apaga la PC, mantiene los datos) y se encuentra en la placa alojando las rutinas de inicio necesarias para poner en marcha la máquina y administrar su configuración.
-Unidades de almacenamiento: la computadora cuenta con diferentes dispositivos que le permiten almacenar la información permanentemente. La principal unidad es el disco duro, y en él se encuentran también los datos relacionados con la configuración del sistema. Luego están las unidades externas y sus correspondientes lectoras: disquetera, CD-ROM, DVD, ZIP.
- Periféricos de entrada: permiten el ingreso de diferentes tipos de datos en la computadora. Los más comunes son aquellos empleados por el usuario para el ingreso de información: el teclado, el mouse, el micrófono, el escáner y, en menor medida, el joystick. Pero también entran en esta categoría todas las placas o unidades que permitan el ingreso de datos: unidades de almacenamiento externo, placas de red y módem. (Nota: a estas tres últimas se considerará en una categoría que aquí no se considera, la de periférico de entrada-salida)
- Periféricos de salida: el principal periférico de salida es el monitor, por el que registramos visualmente todas las actividades que realizamos. Luego están la impresora, que permite trasladar el trabajo realizado a un papel; los parlantes, para extraer sonidos; y las unidades de almacenamiento externo, como la grabadora de CDs (Nota: como además de ser grabadora, las unidades de CD también son lectoras, se considerará a este periférico como de entrada-salida)

¿COMO TRABAJA UNA PC?

Para conocer más de cerca el complejo sistema que se pone en marcha al utilizar la PC, veamos uno de los usos más corrientes: el procesador de textos.
Cuando el usuario escribe un texto, lo que hace es ingresar datos en la PC. Cada letra o símbolo que escribe, el espacio que deja libre, la fuente que emplea o su color son, para la PC datos que debe procesar y guardar. Lo que hace el procesador de textos junto con el sistema operativo es transformar todo lo que el usuario va escribiendo en datos que pueda interpretar el procesador. Dicho de otro modo, transforma o traduce nuestro lenguaje en el lenguaje que interpreta el procesador.
Cada programa que el usuario utiliza para diversas funciones hace lo mismo: traduce todos los elementos del lenguaje del usuario y sus necesidades en el lenguaje que entiende el microprocesador. Este último, entonces, comprende, maneja y procesa en un solo lenguaje. Todos los componentes que lo rodean (ya sea de hardware o software) están para colaborar en esa tarea.
Ahora se puede entender mejor esta paradoja de que el microprocesador sólo entiende y procesa un único lenguaje, pero la PC sirve para múltiples usos. Es necesario, entonces, contar con el programa y los recursos asociados que interpreten nuestras necesidades.

Esto suena sencillo, pero implica una serie de pasos y eventos que suceden en el interior de la PC, y el uso de varios de sus componentes. Podemos describir los siguientes pasos:
1- Encendido de la PC y rutina de inicio.
2- Establecimiento del sistema operativo.
3- Apertura del programa procesador de textos. (Por ej.)
4- Ingreso de datos (periféricos de entrada: puertos, teclado y mouse)
5- Procesamiento de la información
6- Salida de datos (periféricos de salida: puertos, impresora)
7- Cierre.

1- Encendido de la PC y rutina de inicio
Entre el encendido de la PC y el momento en que se encuentra en condiciones de ser operada por el usuario, pasa un tiemp (eterno para algunos) en el que suceden varias acciones encadenadas.
En primer lugar, con la alimentación eléctrica de la placa motherboard se ejecuta una rutina de inicio denominada POST (Power On Self Test o autotesteo de encendido), que se encuentra dentro de la memoria ROM de la placa. Esta rutina está destinada sólo a verificar el correcto funcionamiento de los elementos de hardware esenciales y necesarios para la operación de la PC (no verifica el joystick, por ejemplo) y la configuración del equipo. Se trata de esa serie sucesiva de pantallas monocromo poco agraciadas en modo sólo texto que preceden a la ventanita multicolor (en caso de utilizar Windows)

2- Establecimiento del sistema operativo
Finalizada la rutina de inicio y completado lo que se llama buteo o booteo, se carga el sistema operativo en la memoria, lo que deja vía libre al usuario para operar la PC. Hasta ese momento, el microprocesador ejecuta esas tareas bajo las órdenes de la rutina POST, que es la que manda. A partir de ahora, el comando lo toma el sistema operativo. Pero también entra en escena un elemento fundamental: el sistema de buses de información (bus de datos, buses de control y buses de direcciones) mediante el cual todos los periféricos están en contacto permanente con el microprocesador. Son los canales de información de los elementos que componen la PC o que están conectados a ella.
Una vez finalizada la carga del sistema operativo, y mientras no ejecutemos ninguna aplicación, el microprocesador estará en una especie de stand by, a la espera de órdenes, lo que en la práctica significa estar pendiente del ingreso de datos desde alguno de los periféricos de entrada.

3- Apertura del programa procesador de textos
Se produce, entonces, el primer ingreso de información mediante dos clic del mouse sobre el ícono de apertura del programa. El sistema operativo encuentra que el programa activo será el procesador de textos y acepta sus entradas como datos necesarios para el programa, los que colocará temporalmente en la memoria RAM.

4- Ingreso de datos
El canal "despierta" al microprocesador es el bus de direcciones. Por ahí le llega el aviso de que hay un periférico deseoso de enviar datos. Hasta tanto, el microprocesador va recorriendo todas las direcciones que corresponden a cada dispositivo (cada uno tiene una dirección diferente) que "pregunta" cuál necesita de su atención, hasta que en algún momento uno de ellos, cuando le toca el turno, se hace cargo de la pregunta. Es necesario remarcar que todos los dispositivos están constantemente registrando lo que sucede en el bus de direcciones, para saber cuándo deben o pueden entrar en escena.

5- Procesamiento de la información
En ese instrante, el microprocesador pone en funcionamiento otro canal, que es el bus de control, para indicarle al dispositivo que puede enviar datos. Ahí empieza el derrotero de los datos que se ingresan, que van desfilando secuencialmente hacia el microprocesador para ser almacenados en la memoria y, luego, procesados según las indicaciones de los programas en cuestión.

6- Salida de datos
Una vez procesados los datos, las modificaciones se presentan en el principal periférico de salida, el monitor. El microprocesador toma nuevamente el bus de direcciones y coloca en él la dirección de ese dispositivo. Cuando éste se percata del aviso, queda en posición de recibir datos. Siguiendo con el ejemplo del procesador de textos, en caso de que el usuario desee imprimir lo que escribió, se da esta orden:
- El microprocesador coloca todos los datos correspondientes en el bus de datos.
- A su vez, en el bus de direcciones, escribe la correspondiente al puerto donde está conectada la impresora.
- Al detectar su identificación, la impresora se pone en alerta sabiendo que va a entrar en acción.
- Utilizando el bus de control, el microprocesador le indica a la impresora que esos datos son para ella y que deben ser impresos.

Si luego de esta impresión no apagamos la PC, pero tampoco la usamos para otra actividad, el sistema vuelve a entrar en esa especie de stand by en el que el microprocesador sólo se dedica a visitar regularmente cada periférico de entrada. En caso de que el usuario no ingrese datos ni otros elementos lo hagan, como las conexiones de red o el modem, el procesador sólo ejecutará alguna rutina que se active por tiempo, como el protector de pantalla o el modo de suspensión del monitor. Si el usuario decide apagar el sistema, el microprocesador procederá a la rutina de cierre.

7- Cierre
El cierre se realiza en el siguiente orden:

- El sistema operativo cierra todas las aplicaciones activas (muchas de ellas se abrieron automáticamente, como antivirus, programas de reproducción multimedia, etc.)
- Verifica que no haya documentos modificados sin salvar y, en ese caso, avisa al usuario de esta situación para que elija qué hacer.
- Si hubo cambios en el sistema, los registra para que se mantengan en el próximo inicio.
- Apaga la máquina en caso de que esta acción pueda ser ejecutada por el software. En caso contrario, avisa al usuario que puede apagar el sistema manualmente.

Fuente: "Cómo funciona la PC", Andrés Mazzeo, MP Ediciones.