PDF de programación - Tema 5 .- El Ordenador y los microprocesadores

CIDEAD. Tecnología Industrial II. Tema 5 : El ordenador y los
microprocesadores.

Tema 5 .- El Ordenador y los microprocesadores

1. Lógica cableada y programada.
2. El Hardware y software.
3. Los microprocesadores.
4. Los microcontroladores.
5. La automatización.
6. Características de un robot.

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1. Lógica cableada y programada.

La invención del microprocesador en el año 1970, provocó una autentica revolución en la
sociedad. El desarrollo rapidísimo de la microelectrónica y la integración de los circuitos, hace que
a nivel de producción, se produzca una disminución los costes de los materiales y de la mano de
obra. Las dos tecnología existentes en este campo son: la lógica cableada y la lógica programada.

• La lógica cableada.- La lógica cableada utiliza un circuito específico para resolver la

aplicación para la que se destina. Es necesario construir un circuito para cada aplicación.

• La lógica programada.- La máquina que tiene como base una lógica programada, posee una
estructura principal que es común a todas las aplicaciones y que puede realizar cualquier
operación básica, que se ordena mediante un conjunto de instrucciones que compone un
programa específico.

En el esquema siguiente se puede apreciar la diferencia entre estas dos tecnologías:

Como ejemplos más característicos se encuentran:
a. Memoria cableada.- Una calculadora. El programa que hay que realizar se establece por

los circuitos que la forman.

b. Memoria programada.- El ejemplo más característico es el ordenador. En este caso el

programa se introduce en la memoria.

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Desde el punto de vista histórico, inicialmente surgieron las tecnologías cableadas,
utilizándose para ello maquinas neumáticas, hidráulicas o eléctricas (usando relés o puertas
lógicas).Los inconvenientes que presentan estos dispositivos son el de ocupar un gran espacio, poca
flexibilidad y no permiten algoritmos de control muy complicados.

Posteriormente aparecieron loa ordenadores, más versátiles, con mayor capacidad de realizar
algoritmos más complicados pero con la necesidad de la presencia de personal especializado. Los
equipos eran sumamente complejos. La aparición de los microprocesadores hizo que el volumen de
los ordenadores disminuyera considerablemente y la aparición de los SO permitió que personal no
especializado pudiese realizar programaciones.

En el año 1970 General Motors encargó el diseño de autómatas programables, es decir,
equipos electrónicos susceptibles de ser programados por personal no informático y diseñados para
trabajar en procesos industriales y realizar controles a tiempo real.

En el esquema que aparece a continuación, se aprecia las distintas tecnologías de

automatización existentes:

2. E El Hardware y el Software. Los elementos de un ordenador.

El hardware es la parte física del ordenador, sus circuitos electrónicos . Se define como el

conjunto de los componentes físicos del ordenador

El software es el conjunto de instrucciones o programas que debe ejecutar la máquina. El

software se divide en las siguientes categorías:

a. El software del sistema . Controla los trabajos del ordenador, los periféricos , guardar
archivos, abrir programas, etc. Se incluyen los Sistemas Operativos ; Windows, Mac Os, Linux,

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etc .

b. El software de aplicación. Dirige una serie de tareas dentro de los ordenadores. Se pueden
citar el Office, el Open Office, el Lotus Word Pro, en donde se encuentran procesadores de texto,
hojas de cálculo, base de datos, procesamiento de imágenes, diseño fotográfico, dibujo técnico,
simuladores de circuitos, etc.

c. El software de red. Permite que los diferentes puestos o Host se comuniquen entre si y con

la red externa. Para conseguir esto, se utilizan una serie de códigos o protocolos (TCP-IP)

d. El software de programación. Se utiliza par la realización de programas. Permiten estos
programas realizar una secuencia de instrucciones que se deben de compilar y traducirlos por la
máquina. Entre estos se pueden citar al lenguaje Pascal, Fortram, Logo, Visual C++ y Visual
Basic.Para poder utilizarlos, se necesita cargar un programa para poder escribir las instrucciones,
que sean entendidas y ejecutadas.

Los circuitos electrónicos del Hardware comprenden y traducen las instrucciones enviadas

por el software y permiten el funcionamiento del mismo.

Un virus informático es un programa capaz de reproducirse realizando múltiples copias del
mismo e invadiendo el disco duro del ordenador, capaces de inactivar hasta sectores de arranque.
Un antivirus detecta y elimina el virus que pueda llegar al ordenador. El primer virus recibió el
nombre de Creeper (enredadera) y fue creado en el año 1972 por Morris , Se eliminó con un
antivirus que se le dio el nombre de Reaper ( segadora).

El esquema básico de un ordenador es el siguiente:

La CPU es la central de procesamiento (Central Processing Unit) . Es la que gobierna el
ordenador; es su cerebro. Se compones de las siguientes partes:
1. La Unidad de Control. Es la encargada de interpretar y ejecutar las instrucciones.
2. La ALU , la unidad aritmético-lógica (Arithmetic and Logic Unit) . Sirve para realizar
cálculos, comparaciones y tomar decisiones lógicas (permite determinar si una afirmación es
cierta o es falsa mediante las reglas del álgebra de Boole ). Permite sumar, complementar,
desplazar, etc, los datos que recibe.
3. Los registros de trabajo. Se almacena información de una forma temporal, realizan un
seguimiento de las instrucciones y conservar la ubicación y los resultados de las operaciones
efectuadas.
La memoria.- Permite almacenar datos y las instrucciones que deben de realizarse en cada
momento. La unidad básica de memoria es el bit ( 1 o 0) .

Las memorias pueden ser
1. RAM.- (Random Access Memory) .Es una memoria de acceso aleatorio, puede ser
leída o escrita.
2. ROM.- (Read Only Memory) . Es una memoria de lectura; una vez grabada esta

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memoria, solamente se puede leer y no escribir . Algunas variaciones de este tipo de
memoria son:
a. Memoria PROM.- Es una memoria ROM programable por el usuario. El usuario lo
graba de acuerdo a su propio programa.
b. Memoria EPROM.- (Erasable PROM) . Son programas PROM borrables.

Las entradas y salidas.- Controlan los periféricos conectados al ordenador, así como el
intercambio de instrucciones con el exterior.

La CPU de una máquina programada ejecuta las instrucciones que le proporciona la
memoria y procesa los datos recibidos desde los módulos de entrada. Los resultados producidos se
envían al exterior mediante los periféricos de salida.

Para conectar estos elementos entre si, se utilizan los Bus, son líneas de conexión muy

finas .

3. Los microprocesadores.

Un microprocesador es Circuito Integrado (CI) , que posee los elementos necesarios que
constituyen la CPU. Los microprocesadores actuales lo forman circuitos muy integrados , teniendo
decenas de millones de transistores, teniendo además, resistores, condensadores o diodos.

El número de patillas pueden ser hasta 132, permitiendo conectarse con los distintos buses
del sistema . El microprocesador va insertado en un zócalo o socket, que normalmente es cerámico.
Al efectuarse una gran cantidad de operaciones simultáneamente, es necesario refrigerarlo, usando
ventiladores apropiados.

Además de la CPU, el ordenador debe de disponer de una memoria y de periféricos de

entrada y salida .

Las dos grandes empresas multinacionales encargadas de la fabricación de los

microprocesadores son Intel con el Core Duo y la casa AMD, con su micro Montreal y Cyrix

Como aplicaciones de los microprocesadores caben destacar:

• El control de procesos.
• El control del funcionamiento de la máquina-herramienta.
• El control de la fabricación y las normas de calidad.
• El control del tráfico y los ascensores.
• Las calculadoras de bolsillo.
• Las calculadoras matemáticas.
• Los electrodomésticos como son las lavadoras, las cocinas, los lavavajillas.
• Las alarmas.
• Los instrumentos de medida.
• El control administrativo de la producción, como son los clientes, los stocks, los

proveedores, etc.

• La realización de nóminas, seguros,etc.
• El cerebro de los ordenadores personales.

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4. Los microcontroladores.

Un microprocesador no es operativo por si mismo , ya que no posee grandes cantidades de
memoria ni es capaz de comunicarse con los periféricos de entrada ni de salida, si no es mediante
una serie de buses.

Un circuito integrado diferente es el microcontrolador . Este dispositivo es un ordenador
completo inserto en un único chip. El microcontrolador contiene, ademas de un microprocesador
básico, o CPU, las memorias y los módulos de entrada y salida.

Cuando el microcontrolador funciona correctamente, se graba en la memoria EPROM,

obteniéndose un chip que trabaja solo.

Los microconroladores se utilizan en los siguientes campos:

• La industria del automóvil. En el caso de la inyección de los motores, los frenos ABS, las

suspensiones activas, centrales de alarma y supervisión.

• En las comunicaciones. Se encargan de generar las normas o los protocolos necesarios para

establecer la comunicación entre las computadoras.

• El control de periféricos. Controlan los dispositivos externos que se conectan al ordenador,

como son las impresoras , plotters, etc.

• El control de los sistemas de instrumentación. Realizan el tratamiento previo de los datos

que se recogen en el proceso, dentro de los bucles de auto