¿Cómo funciona una computadora?

Este documento se creó para brindarle una mejor comprensión de cómo funciona la computadora personal y qué hace cada vez que presiona el botón de encendido.

Encender la computadora

Cuando presiona el botón de encendido por primera vez, la computadora envía una señal a la fuente de alimentación de la computadora, que convierte la corriente alterna (CA) en una corriente continua (CC). Esto suministra a la computadora y sus componentes la cantidad adecuada de voltaje y electricidad.

Una vez que la computadora y sus componentes tienen suficiente potencia y la fuente de alimentación no informa de errores, envía una señal (mediante transistores) a la placa base y al procesador de la computadora (CPU). Mientras esto sucede, el procesador borrará cualquier dato restante en los registros de memoria y le dará al contador del programa de la CPU un número hexadecimal F000. Este número es la ubicación de la primera instrucción y le dice a la CPU que está listo para procesar las instrucciones contenidas en el sistema básico de entrada / salida (BIOS).

BIOS y el POST

Cuando la computadora mira el BIOS por primera vez, comienza la secuencia de autoprueba de encendido (POST) para asegurarse de que los componentes de la computadora estén presentes y funcionen correctamente. Si la computadora no pasa ninguna de estas pruebas, se encontrará con un POST irregular. Un POST irregular es un código de sonido que es diferente del uno o dos pitidos estándar. Por ejemplo, un POST irregular podría no generar ningún pitido o una combinación de diferentes pitidos para indicar la causa del fallo.

Si la computadora pasa el POST, mira los primeros 64 bytes de memoria ubicados en el chip CMOS, que se mantienen con vida gracias a la batería del CMOS incluso cuando la computadora está apagada. Este chip contiene información como la fecha y hora del sistema e información sobre todo el hardware instalado en su computadora.

Después de cargar la información de CMOS, la POST comenzará a inspeccionar y comparar las configuraciones del sistema con lo que está instalado en la computadora. Si no se encuentran errores, cargará los controladores básicos del dispositivo e interrumpirá los controladores de hardware, como el disco duro, el teclado, el mouse y una unidad de disquete. Estos controladores básicos permiten que la CPU se comunique con estos dispositivos de hardware y permiten que la computadora continúe su proceso de arranque.

A continuación, la POST verificará el reloj de tiempo real (RTC) o el temporizador del sistema y el bus del sistema de la computadora para asegurarse de que ambos estén funcionando correctamente en la computadora. Finalmente, obtendrá una imagen en su pantalla después de que la POST haya cargado la memoria contenida en el adaptador de pantalla y la haya incluido en el BIOS general del sistema.

A continuación, el BIOS comprueba si está realizando un arranque en frío o un arranque en caliente (reinicio) mirando la dirección de memoria 0000: 0472. Si ve 1234h, el BIOS sabe que esto es un reinicio y omite el resto de los pasos de la POST.

Si no se ve 1234h, el BIOS sabe que este es un arranque en frío y continuará ejecutando pasos POST adicionales. Luego, prueba la memoria de la computadora (RAM) instalada en la computadora escribiendo en cada chip. Con las primeras computadoras, puede verlo realizar el paso, ya que cuenta la memoria total instalada al arrancar.

Finalmente, la POST enviará señales al disquete, al disco óptico y al disco duro de la computadora para probar estas unidades. Si todas las unidades pasan la prueba, la POST está completa e indica a la computadora que inicie el proceso de carga del sistema operativo.

  • ¿Cuál es la diferencia entre BIOS y CMOS?

Arrancando el sistema operativo

Una vez que la computadora haya pasado el POST, la computadora iniciará el proceso de arranque. Este proceso es lo que carga el sistema operativo y todos sus archivos asociados. Debido a que Microsoft Windows es el sistema operativo más utilizado, esta sección cubrirá el proceso de carga de Microsoft Windows.

El BIOS primero entrega el control al cargador de arranque, que mira el sector de arranque del disco duro. Si su secuencia de inicio en la configuración de CMOS no está configurada para ver primero el disco duro, puede mirar el sector de inicio en cualquier unidad de disquete o disco óptico insertado antes de hacer esto.

En este ejemplo, el cargador de Microsoft Windows XP NT (NTLDR) se encuentra en el sector de inicio y le dice a la computadora dónde encontrar el código restante en el disco duro. A continuación, Windows carga el archivo ntdetect.com, que muestra la pantalla de inicio de Windows y carga el Registro de Windows. Después de cargar el Registro, Windows comienza a cargar docenas de programas de bajo nivel que conforman el sistema operativo en la memoria. Muchos de los programas cargados inicialmente son los que permiten a Windows comunicarse con el hardware esencial y otros programas que se ejecutan en la computadora.

Una vez que el Registro ha cargado los dispositivos de hardware básicos iniciales, comienza a cargar dispositivos Plug-and-Play, dispositivos PCI e ISA. Después de cargar todos estos dispositivos, Windows carga el soporte completo del disco duro, las particiones y cualquier otra unidad de disco y luego pasa a todos los demás controladores que se han instalado.

Finalmente, después de completar con éxito los pasos anteriores, se cargan los servicios adicionales necesarios y se inicia Windows.

Dispositivos de hardware que se comunican con la computadora.

Después de que la computadora haya cargado el sistema operativo, el hardware conectado a la computadora debe poder comunicarse con la CPU. La comunicación de hardware se realiza mediante una solicitud de interrupción (IRQ). Cada vez que el hardware necesita la atención de la computadora, el controlador de interrupciones envía la solicitud (INTR) a la CPU para detener lo que está haciendo para procesar la solicitud. Todo lo que la CPU estaba haciendo actualmente se pone en espera y se almacena como una dirección de memoria en la pila de memoria y se devuelve una vez que se procesa la solicitud de interrupción.