Arquitectura de computadores
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El documento describe la arquitectura de los computadores. Explica que los datos ingresan a través de periféricos de entrada, pasan a la unidad central de proceso para su procesamiento y luego salen a través de periféricos de salida. Describe los componentes clave de un computador como la CPU, memoria y buses de datos. También resume la historia de los computadores desde las máquinas mecánicas hasta los microprocesadores modernos, describiendo diferentes generaciones y sus características.
Arquitectura de computadores
- 1. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES RENÉ AMDAN ORMEÑO.
- 2. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES • Como funciona un PC Todo PC funciona, desde un punto de vista llamado externo, con un esquema similar y muy simple a través de los periféricos de entrada (teclado, ratón, micrófono...) se introducen datos. Estos pasan a guardarse en los dispositivos correspondientes (memorias) y se incorporan a la unidad central donde se procesan. El resultado de tal procesamiento se envía a los periféricos de salida (monitor, impresora...) dando lugar a la salida de datos. Internamente, la transferencia de los datos desde los dispositivos de entrada llega a la unidad central de proceso a través de los denominados buses de datos. En el CPU se procesan y siguen el camino inverso al recorrido anteriormente: se guardan en la memoria y restantes unidades de almacenamiento y salen mediante los dispositivos de salida.
- 3. Definiciones de: computador, arquitectura y organización del computador • Se puede definir la arquitectura de computadores como el estudio de la estructura, funcionamiento y diseño de computadores. Esto incluye, sobre todo a aspectos de hardware, pero también afecta a cuestiones de software de bajo nivel. • Computador, dispositivo electrónico capaz de recibir un conjunto de instrucciones y ejecutarlas realizando cálculos sobre los datos numéricos, o bien compilando y correlacionando otros tipos de información.
- 4. Definiciones de: computador, arquitectura y organización del computador ENTRADA Ingreso de Datos Dispositivos de Entrada PROCESO Trabajo de la CPU Unidad Central de Proceso SALIDA Entrega de Resultados Dispositivos de Salida
- 5. Reseña histórica de los computadores La era mecánica de los computadores • Podríamos decir que las máquinas mecánicas de calcular constituyeron la "era arcaica" o generación 0 de los computadores. • Una evolución de estas máquinas son las máquinas registradoras mecánicas que aún existen en la actualidad. La era electrónica de los computadores • Los computadores envasados en elementos mecánicos planteaban ciertos problemas: – La velocidad de trabajo está limitada a inercia de las partes móviles. – La transmisión de la información por medios mecánicos (engranajes, palancas, etcétera.) es poco fiable y difícilmente manejable.
- 6. • Los computadores electrónicos salvan estos inconvenientes ya que carecen de partes móviles y la velocidad de transmisión de la información por métodos eléctricos no es comparable a la de ningún elemento mecánico.
- 7. Generación de Computadores • 1ª generación: (1946-1955) Computadores basados en válvula de vacío que se programaron en lenguaje máquina o en lenguaje ensamblados. • 2ª generación: (1953-1964) Computadores de transistores. Evolucionan los modos de direccionamiento y surgen los lenguajes de alto nivel. • 3ª generación: (1964-1974) Computadores basados en circuitos integrados y con la posibilidad de trabajar en tiempo compartido. • 4ª generación: (1974- ) Computadores Que integran toda la CPU en un solo circuito integrado (microprocesadores). Comienzan a proliferar las redes de computadores.
- 8. LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO • Funciones que realiza • La Unidad central de proceso o CPU, se puede definir como un circuito microscópico que interpreta y ejecuta instrucciones. La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en los computadores. Habitualmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos.
- 9. • El microprocesador de la CPU está formado por una unidad aritmético-lógica que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole); por una serie de registros donde se almacena información temporalmente, y por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones.
- 10. • Para aceptar órdenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU se comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus.
- 11. Elementos que la componen • Unidad de control: controla el funcionamiento de la CPU y por tanto del computador. • Unidad aritmético-lógica (ALU): encargada de llevar a cabo las funciones de procesamiento de datos del computador. • Registros: proporcionan almacenamiento interno a la CPU. • Interconexiones CPU: Son mecanismos que proporcionan comunicación entre la unidad de control, la ALU y los registros.
- 12. Periféricos De Entrada Memoria Principal Unidad de Control Unidad Aritmética Periféricos De Salida CPU Unidad Central de Proceso
- 13. Tipos • Básicamente nos encontramos con dos tipos de diseño de los microprocesadores: RISC (Reduced-Instruction-Set Computing) y CISC (complex-instruction-set computing). Los microprocesadores RISC se basan en la idea de que la mayoría de las instrucciones para realizar procesos en el computador son relativamente simples por lo que se minimiza el número de instrucciones y su complejidad a la hora de diseñar la CPU.
- 14. • Los microprocesadores CISC, al contrario, tienen una gran cantidad de instrucciones y por tanto son muy rápidos procesando código complejo.
- 15. PROCESADOR La informática avanza a pasos agigantados y por este motivo que pensamos en cambiar de equipo, o al menos actualizarlo lo suficiente para poder tener nuestro PC acorde con el software y hardware que va apareciendo. Esto nos permite seguir aprendiendo, actualizarnos y acomodarnos también a las nuevas tecnologías. El procesador del sistema es el cerebro del PC, el cual permite distribuir y controlar cualquier operación desde el momento del arranque hasta que apagamos el equipo. Según esto es lógico pensar que cuanto más rápido trabaje el procesador, más rápido podrá terminar todas las tareas; esto se traduce en mayor agilidad en el arranque del PC, de los programas,...es decir, una mejora general muy importante.
- 16. • Si bien, de todos es sabido que el procesador es muy importante para aumentar la velocidad, pero el resto de componentes deben ser los más adecuados ya que de lo contrario el procesador no podrá trabajar a máximo rendimiento por culpa del resto de componentes.
- 17. Unidades de medida de velocidad • La velocidad de un procesador se mide en Megahertz y, mientras mayor es el número de megahertz con que trabaja el computador, tiene mayor velocidad de proceso. En realidad, los megahertz indican la velocidad del reloj interno que posee todo microprocesador. Este establece el número de pulsos que se efectúan en cada segundo. Cuanto mayor sea el número de pulsos, mayor será la velocidad del microprocesador.
- 18. Los primeros computadores personales compatibles (PC) poseían microprocesadores 8088 y 8086. Estos son prácticamente idénticos y poseen una velocidad desde 4,77 Mhz a 10 Mhz. Hoy en día ya no se fabrican. Estos fueron reemplazados por los microprocesadores 286, que poseen velocidades de entre 8 y 16 Mhz. Actualmente también han dejado de fabricarse.
- 19. El microprocesador 386 (también conocido como 386 DX) tiene una velocidad desde 16 a 50 Mhz. El microprocesador 386 supone un paso muy importante frente al 286. Hasta entonces, tanto los micros 8088, 8086 como el 286 eran microprocesadores de 16 bits: trabajaban con 16 bits a la vez en cada pulso de reloj. Por el contrario, el 386 es ya un microprocesador de 32 bits, que procesa 32 bits simultáneamente en cada ciclo de reloj.
- 20. El microprocesador 486 (o 486 DX) también es un microprocesador de 32 bits. La principal innovación del 486 frente al 386, aparte de varias características que optimizan su velocidad, es la incorporación en el propio micro de un coprocesador matemático (un coprocesador matemático es un chip especial que tiene que funcionar junto al microprocesador central y que se encarga de realizar a alta velocidad las operaciones matemáticas, descargando de trabajo al microprocesador central).
- 21. Con el nombre de Pentium se conoce a la quinta generación de los microprocesadores Intel, el que tendría que haberse denominado 586. La elección de este cambio de nombre se debe solamente a una razón de marketing. El microprocesador Pentium posee un diseño avanzado, integrando más de 3 millones de transistores (piense que el 8086 sólo tenía 28.000 transistores). Además, soporta características RISC similares a la de los microprocesadores utilizados en los grandes computadores y, al igual que el 486 DX, incluye un coprocesador matemático. Actualmente están disponibles en el mercado procesadores con velocidades superiores a los 300 Mhz.
- 22. Modelo Velocidad 386 16-50Mhz 486 33-100Mhz Pentium 66 - 200Mhz Pentium MMX 200 - 350Mhz Celeron 233 -350Mhz Pentium II 233 - 450Mhz K6 350 -450Mhz Pentium III 450 -700Mhz K7 450 -700Mhz
- 23. Tipos de micros y fabricantes Microprocesadores hay muchos, pero tan solo 2 marcas en el mercado son las más conocidas y se alzan como competidoras muy serias.Hace algunos años Intel estaba a la cabeza tanto de fabricación como de ventas y distribución, pero un cambio en el mercado con una fuerte aparición de AMD ha establecido un nuevo estándar en las configuraciones de los equipos de venta directa.
- 24. Tipos de conexión a las placas base • Para poder actualizar correctamente el microprocesador de nuestra placa base, lo primero que tenemos que saber es qué tipo de conexión admite nuestra placa, para así buscar el procesador más adecuado. Podemos resumir mucho diciendo que existen 2 tipos de conectores. • SOCKET. Este tipo de conectores se basan en lo que se llama zócalo ZIF, es decir, "Zero Insertion Force" ó "Fuerza de Inserción Cero", donde los procesadores pueden instalarse sin efectuar ninguna presión sobre ellos, facilitando mucho las cosas y sobre todo minimizando los riesgos. • SLOT. Los microprocesadores se instalan como si de un cartucho se tratara, tal como los de juegos de consola o similar. Slot para Pentium II,III y Xeon Socket 462 para Athlon de AMD
- 25. Consideraciones para actualizar el procesador • 1. Antes de considerar la actualización del procesador de su Pc, debe reunir cierta información sobre su equipamiento actual. El tipo de motherboard, el tipo de procesador y la cantidad de memoria que tiene su Pc. Un punto muy importante (realmente MUY IMPORTANTE) es el tipo de socket (zócalo) que tiene su motherboard: Slot 1, que se usa para Pentium II y III, o Socket 7 usado para Pentium y AMD K6 y K6-III. El socket determina que tipo de procesador entra físicamente en su Pc. • Después deberá averiguar que tipo de "chipset" tiene su motherboard. ¿Que es el "chipset"? El chipset determina que procesadores son compatibles con el motherboard.
- 26. • Por ejemplo: un Pentium III entra físicamente en un sistema Pentium II con un chipset 440LX, pero no es compatible. Otro ejemplo, es poner un procesador K6-2 en un viejo sistema Pentium, ya que podrá colocar el procesador, pero probablemente el motherboard no lo soporte. El manual de su motherboard, contendrá una lista de los procesadores compatibles. También le aconsejamos visitar la página Web del fabricante del motherboard, porque seguramente tendrá una lista más actualizada. Tal vez necesite actualizar el BIOS para que su motherboard soporte los procesadores más nuevos.