3. Contenido
• La computadoras
• Computadora
• Computación
• Computación en la vida diaria
• Razón de ser de las Computadoras
• Información Digital
• El idioma digital y su programación
• Sistema Binario
• Sistema Hexadecimal
• Medida de la información dugital
• Arquitectura de una computadora
• Hardware y software
• Partes principales de una arquitectura
• Arquitecturas según su modelo de memoria
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6. • Una computadora es
una
máquina capaz de procesar
información a gran velocidad.
• ¿Qué es una máquina?
• ¿Qué es procesar?
• ¿Qué es una información?
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10. • La Información es un conjunto de datos ordenados
que representan algo.
• Los datos ordenados son los que constituyen una entrada
(input) a la computadora, la cuál se encarga de
procesar mediante una lógica (programa) para producir
una nueva información de salida (output).
Procesamiento
Información
de entrada
Información
de salida
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12. • Conjunto de conocimientos científicos y de técnicas que
hacen posible el tratamiento automático de la
información por medio de computadoras.
Computación
15. • Debido a su gran velocidad para realizar cálculos,
almacenar información ,procesarla y recuperarla y
seguir secuencias de instrucciones de manera precisa
podemos decir que:
“La razón de ser de una computadora es poder resolver
problemas capaces de ser modelados y representados en
datos coherentes y ordenados (información), apoyándose
de su gran velocidad y capacidad de seguir una serie de
pasos programados con anterioridad y dependientes de la
información que se maneja”.
.
.
Razón de ser de las Computadoras
17. •Una computadora es una máquina
capaz de procesar información digital a
gran velocidad.
.
.
Información digital
18. • Aquella maquina a la que se le suministran los datos mediante
dígitos o elementos finitos o discretos..
• ¿Qué es información digital?
.
.
Máquina digital
19. • La información digital es toda aquella información
que es almacenada o transmitida empleando un
sistema de codificación discreto de los datos, en el
caso de la computación un sistema de unos y
ceros (el sistema binario) es fácil de implementar.
• Estos unos y ceros representan un estado real de
materia, onda o energía.
• P.g., en un disco óptico (CD, DVD...) un láser lee la
superficie que está "marcada" de distintas formas
para representar el 1 y el 0.
.
.
19
21. .
.
Hardware y Software
Una computadora esta compuesta por un conjunto
de componentes electrónicos, mecánicos e
interfaces para interactuar con el exterior (usuarios
u otros dispositivos) y por un conjunto de programas
que determinan que operaciones llevar a cabo.
Hardware
Computadora
Software
22. Conjunto de programas
(software)
Computadora (hardware)
Entrada Salida
Una computadora esta formada por un parte física y otra lógica (hardware &
software), la primera de estas esta conformada por los elementos físicos que la
conforman (dispositivos electrónicos y mecánicos), la parte lógica es aquella que
determina que procesos se van a realizar con la información de entrada.
.
.
23. • Para definir el conjunto de programas de una computadora
existen personas responsables de indicar a la
computadora la lógica de procesamiento. Cada
programa es que es definido necesariamente es
construido por especialistas (arquitectos de software y
programadores).
.
.
23
24. • La
información
que puede ser procesada por la
computadora será toda aquella que se encuentre
codificada de manera tal que sea posible manipular por
los dispositivos que la conforman, i.e. la información de
entrada es digitalizada.
• La información de salida es transformada a un formato
entendible por el usuario o dispositivo que la recibirá,
lo que significa que no obligatoriamente el
procesamiento realizado con la información
se realizo como aparentemente se ve a la
salida.
.
.
24
25. Arquitectura de una computadora
• Computadora: "Máquina capaz de procesar información
a muy alta velocidad".
• Podemos determinar con esta definición que esta tiene
una arquitectura establecida y un modo de
funcionamiento, debido al hecho de ser una maquina.
• La arquitectura de una computadora es un modelo y
una descripción funcional de los requerimientos
elementales y las implementaciones de diseño para la
operación de una computadora, con especial interés en
la forma en que la unidad central de proceso CPU
trabaja internamente y accede a las direcciones de
memoria. 42
.
.
26. Elementos básicos de una arquitectura
Procesador Memoria
Dispositivos
de entrada
y salida
• Todas las computadoras constan principalmente de
tres partes, la CPU que procesa los datos, la
memoria que guarda los datos y los dispositivos de
entrada y salida que permiten la comunicación con
el exterior.
Computadora digital
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27. Procesador
• Desde
el
punto
microprocesador
de
vista es
un
circuito
incorpora en su interior una unidad central
funcional,
un
integrado
que
de
proceso (CPU) y todo un conjunto de elementos
lógicos que permiten enlazar otros dispositivos como
memorias y puertos de entrada y salida (I/O),
formando un sistema completo para cumplir con una
aplicación específica dentro del mundo real
Procesador
Control
Datapath
.
.
44
28. Memoria • Se refiere a los componentes de una computadora,
dispositivo y medios de almacenamiento que retienen
datos informáticos durante algún intervalo de
tiempo. Las memorias de computadora
proporcionan unas de las principales funciones
de la computación moderna, la retención o
almacenamiento de información. Es uno de los
componentes fundamentales de todas las computadoras
modernas.
• La memoria primaria está directamente conectada a la CPU
de la computadora. Debe estar presente para que la
CPU funcione correctamente. (Registros del procesador,
Memoria cache y memoria principal de acceso aleatorio
RAM).
• La memoria secundaria requiere que la computadora use sus
canales de entrada/salida para acceder a la información y
se utiliza para almacenamiento a largo plazo de
información
persistente. (Discos Duros, Memorias Flash, etc.)
Memoria
45
.
.
29. Dispositivos de entrada-salida
• E/S o I/O (input/
output),
es la colección de
distintas unidades
interfaces que usan las
funcionales (subsistemas) de
de información
de un
sistema para
comunicarse
procesamiento
unas con otras.
Dispositivos
Entrada
Salida
46
.
.
30. • De acuerdo
a
arquitectura de
computadora será
lo anterior,
formada
una
por los
siguientes
elementos básicos.
Computadora
Procesador
Unidad de
Control
Datapath
(ALU,
Registros, …)
Memoria Dispositivos
Entrada
Salida
*Un datapath es una colección de unidades funcionales, por ejemplo ALUs o
multiplicadores, o unidades que realizan un proceso u operaciones con los datos. La
mayoría de los procesadores consisten en un datapath y una a unidad de control, la
unidad de control se dedica a regular la interacción entre el datapath y la memoria.
47
.
.
31. Hardware de la computadora: es lo que
de
físicamente lleva a cabo el trabajo
procesamiento. De acuerdo a las capacidades y
tipos se organizan de acuerdo a una arquitectura
estándar para la construcción de una
computadora.
• i.e.esteaspecto se refiere a las características
del hardware (Velocidad, capacidad, …).
.
.
32. Organización de una computadora bajo la arquitectura
Harvard
Procesador
Memoria
de datos
E/S
Memoria
de programa
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.
.
33. Unidad Central de Proceso (CPU)
• Es el conjunto formado por la Unidad de Control, los
registros y la Unidad Aritmética Lógica, es decir es el
bloque encargado de ejecutar las instrucciones.
Una forma de determinar el rendimiento de un
computador es por el número de instrucciones que ejecuta
por segundo (MIPS).
.
.
34. Unidad de Entrada/Salida
• Realiza la transferencia de información con las unidades
externas, denominadas periféricos: unidades de
almacenamiento secundario (disco duro, disquete, cinta,
etc.), impresoras, terminales, monitores, etc.
• La memoria secundaria (MS), se considera como un
periférico. La MS es más lenta que la principal, pero
tiene una mayor capacidad de almacenamiento.
.
.
35. Buses
• Además de las 4 unidades básicas, en un computador
existen conjuntos de señales, que se denominan buses,
y cuya función es transferir las instrucciones y los datos
entre las distintas unidades.
• Estos buses se representan en la figura mediante flechas de
trazo continuo. Se suelen distinguir tres tipos de buses:
• Bus de direcciones
• Bus de datos
• Bus de control
.
.
36. Bus de Direcciones
Bus de Datos
Bus de Control
Unidad
central de
proceso CPU
Unidad
de
control
UC
PC IR
AR AC
DR
Dispositivo
s
periféricos
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU E
R/W
Unidad
de
Memori
a
E
Unid
ad
de
E/S
60
.
.
Procesador
37. Unidad Aritmético-Lógica (ALU)
• Realiza las operaciones elementales, tanto aritméticas
como lógicas, que implementa el computador: suma, resta,
AND, OR, NOT, etc.
• Los datos con los que opera se leen de la memoria, y
pueden almacenarse temporalmente en los registros
que contiene la CPU.
Unidad de Control
• Ejecuta las instrucciones máquina almacenadas en la
memoria.
• Captura las instrucciones y las decodifica.
• Según el tipo de instrucción, genera las señales de control
a todas las unidades internas de la CPU para poder
realizar su ejecución.
61
Unidad central de proceso CPU
.
.
38. Microprocesador central o unidad central de proceso (CPU)
• Es el elemento fundamental de la computadora. El
microprocesador va a ocuparse de la ejecución de las
órdenes de comandos, los cálculos matemáticos solicitados
por las referidas órdenes y el manejo de los datos asociados
a los cálculos.
39. Disco Duro
• El disco duro es un dispositivo de almacenamiento no
volátil, es decir conserva la información que le ha sido
almacenada de forma correcta aun con la perdida de
energía, emplea un sistema de grabación magnética digital.
• Se encuentra almacenado el sistema operativo y el resto de
programas de la computadora.
40. UNIDAD CENTRAL DE PROCESO (CPU)
(Microprocesador)
• Son construidos sobre un cristal de silicio
semiconductor donde se crean todos los
elementos que forman un circuito
electrónico (transistores, resistencias, etc.) y
las conexiones necesarias para formarlo.
• El microprocesador central de una
computadora se divide en:
– Unidad de control (control unit o
CU)
– Unidad aritmética – lógica
(Aritmethic Control Unit o ALU)
– Registros
41. REGISTROS
• Los registros son un medio de ayuda a las
operaciones a la unidad de control, y la unidad
aritmética y lógica.
• Permite almacenar información temporalmente,
para facilitar la manipulación de los datos por
parte de la cpu.
43. TARJETAS DE EXPANSIÓN INTERNA
• Las tarjetas de expansión están diseñadas y dedicadas a
actividades especificas como pueden ser de controlar la
salida de video de la computadora, graficas,
comunicaciones, etc.
• Las tarjetas de expansión controladoras de periféricos más
importantes son:
1. Las tarjetas de expansión controladoras modo de video.
2. Las tarjetas de expansión de entrada y salida de datos.
3. Las tarjetas de expansión controladoras de
comunicaciones.
44. TARJETAS CONTROLADORAS DE COMUNICACIONES
• Las tarjetas controladoras de comunicaciones son unidades
que permiten la conexión de una computadora con otra u
otras conformando todas ellas lo que se denomina Red
Informática.
• Si la red es de área local (LAN: Local Area Network o red de
área local) se utiliza una Tarjeta de Red LAN (o NIC)
• Si la red tiene extensión mayor (WAN:Wide Area Network o red
de área extensa) se utiliza normalmente un MODEM
