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Informatica
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Arquitectura de la computadoraINTRODUCCIÓN
¿Qué es arquitectura del computador?
Es la estructura lógica que da forma a su arquitectura.
La arquitectura de una computadora explica la situación de sus componentes y permite determinar las posibilidades de que un sistema informático, con una determinada configuración, pueda realizar las operaciones para las que se va a utilizar.
La unidad central de proceso
Otros componentes que se conectan al bus son los puertos de conexión de los diferentes periféricos asociados a la unidad central del sistema de la computadora y que van a permitir configurar el sistema informático para una serie diferente de operaciones funcionales que siempre han de cubrir las necesidades del usuario.
Los diferentes periféricos que se pueden conectar a un sistema informático se dividen en cuatro grupos principales:
• Periféricos de Entrada de Información.• Periféricos de Almacenamiento de Información.• Periféricos de Salida de Información.• Periféricos de Comunicaciones.
Unidad Central del Sistema
La Unidad Central del Sistema (System Unit en inglés) es el centro de operaciones de cualquier computadora existente en el mercado actual. En la unidad central del sistema se
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alojan los componentes y circuitería que van a realizar las tareas fundamentales de la computadora.Al abrir la unidad central del sistema de una computadora se pueden apreciar una serie de componentes:- Placa principal.- Microprocesador central o unidad central de proceso (CPU).- Bus.- Memoria principal.- Otros componentes controladores.- Fuente de alimentación eléctrica.A continuación se estudiará detenidamente cada uno de ellos.
1 PLACA PRINCIPAL
Una computadora personal típica, en su hardware, está conformada por una placa de circuito impresa denominada placa madre o en otras bibliografías nombrada tarjeta madre (en inglés motherboard). La placa base es el hardware que alberga al chip del procesador, la memoria principal y algunas interfaces de E/S. Asimismo tiene conectores adicionales en los que se pueden enchufar interfaces adicionales.
Componentes de la Tarjeta Madre
2 MICROPROCESADOR O UNIDAD CENTRAL DEL PROCESO (CPU)
La CPU (Unidad Central de Procesamiento) es el lugar en donde se manipulan los datos, se conoce como el cerebro de la computadora, la CPU contiene un pequeño chip llamado
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microprocesador. Cada CPU está formada por al menos de dos partes básicas: la unidad de control y la unidad lógica-aritmética .
ZÓCALO O SOCKET DE CPU
Lugar en el cual se conecta el Procesador en la Tarjeta Madre. En general, cada familia de microprocesador requiere un tipo distinto de zócalo, ya que existen diferencias en el número de pines, su disposición geométrica y la interconexión requerida con los componentes de la placa base. Por tanto, no es posible conectar un microprocesador a una placa base con un zócalo no diseñado para él.
QUÉ ES MEMORIA ROM
(Read Only Memory.)
• Memoria de solo lectura.
• Suele almacenar la configuración del sistema o programa que fue grabada cuando se fabricó el chip.
• Y actúa cada vez que se enciende el computador. (ROM BIOS (Basic Input Output System), ejemplo: busca el sistema operativo, entre otros.
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Dispositivos de Entrada
CPU Dispositivos de Salida
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• La información almacenada se conserva intacta, no se modifica, no se amplia, no se sabe su tamaño, lo hace el fabricante.
• Tambien hay tipos de ROM: PROM Y EPROM.
Memoria CMOS
Es una clase especial de RAM, hace posible guardar pequeñas cantidades de datos durante largos periodos de tiempo con la energía de la batería. Requiere de alimentación eléctrica para retener los datos vitales de la configuración del sistema. (Especificaciones del Disco Duro y la Hora, fecha y calendario) aunque la máquina este apagada.
Es más duradera que la RAM y menos que la ROM
3. BUS.
El bus, quizá fuera mejor decir los buses ya que existen varios con diversas funciones, es un circuito que conecta el procesador central con todo el resto de componentes de la computadora.El bus sirve para que le llegue al procesador la información y las solicitudes de trabajo.En una computadora existen dos buses principales: El Bus de datos y el Bus de direcciones, el más conocido es el Bus de datos.
Bus de datos El Bus de datos es una ruta que conecta la CPU, la memoria y otros dispositivos de hardware en la tarjeta madre.
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Qué son buses de Datos
La función del bus de datos es mover los datos entre los dispositivos hardware.
Qué son buses de Direcciones
• Define el lugar físico al que el procesador puede acceder.• Conjunto de líneas eléctricas necesarias para establecer una dirección
Qué son Slots o Ranuras de expansión
Los slots o ranuras de expansión son conectores de plástico con contactos eléctricos que permiten introducir distintas tarjetas de expansión para ampliar las funcionalidades de nuestro ordenador (tarjeta de video, de sonido, de red, etc.) Existen varios tipos de estas ranuras de expansión: ISA, PCI o AGP.
Ranuras ISA:
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Son las más veteranas, un legado de los primeros tiempos del PC. Funcionan a unos 8 MHz y ofrecen un máximo de 16 MB/s, suficiente para conectar un módem o una tarjeta de sonido, pero muy poco para una tarjeta de vídeo. Miden unos 14 cm y su color suele ser negro; existe una versión aún más antigua que mide sólo 8,5 cm.
Ranuras PCI:
Es el l estándar actual. Pueden dar hasta 132 MB/s a 33 MHz, lo que es suficiente para casi todo, excepto quizá para algunas tarjetas de vídeo 3D. Miden unos 8,5 cm y generalmente son blancas.
Ranuras AGP:
Se dedica exclusivamente a conectar tarjetas de vídeo 3D, por lo que se utiliza como una ayuda para el PCI. Según el modo de funcionamiento puede ofrecer 264 MB/s o incluso 528 MB/s y más reciente para las AGP 4X 1056 MB/s. Mide unos 8 cm.
Qué es Tarjeta de Red
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Su función es conectar el ordenador con la estructura física y lógica de la red informática a la que pertenece.
Tarjeta de Vídeo
Es una tarjeta de circuito impreso que se conecta a una computadora personal y genera el texto e imágenes gráficas en la pantalla de un monitor. También llamada "display adapter" o "graphics adapter", es responsable de la calidad de resolución.
Tarjeta de Sonido Es la encargada de procesar todo el sistema de audio y música digital del
computador. Dispone de conectores para altavoces externos, una entrada para micrófono, otra entrada de señal sonora de un amplificador.
Qué es el Modem
• Dispositivo de entrada y salida, generalmente para la comunicación con internet, pueden ser internos o externos.
• Convierte señales digitales a análogas y viceversa
Modem externos Modem internos
CONECTORES EXTERNOS
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Los conectores externos permiten la conexión al computador de los “periféricos” como son el ratón, teclado, impresora, MODEM externo scanner entre otros. A estas conexiones también se les denominan "puertos”.
Qué son Puertos Paralelos
• Interfaz entre un ordenador y un periférico.
Qué son Puertos USB
• Consiste en un solo servidor y conecta múltiples dispositivos hasta 127 tipos tal como: mouse, teclados, escáneres, cámaras digitales, impresoras, discos duros, tarjetas de sonido y componentes de red.
• Mayor rapidez, es plug and play (no hace falta instalar un software).
PILA RECARGABLE
La pila o acumulador se encarga de conservar los parámetros de la BIOS cuando el ordenador está apagado. Sin ella, al encender el ordenador tendríamos que introducir las características del disco duro, del chipset, la fecha y la hora, etc.
FUENTE DE PODER
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Conjunto de transistores, capacitores y transformadores que convierten la corriente directa DC de 230V ó 110V a 5V para suministras energía a la tarjeta madre u otros dispositivos que forman parte del CPU.
4. MEMORIA PRINCIPAL.
Es la zona de trabajo donde la computadora va a almacenar temporalmente las órdenes a ejecutar y los datos que deberán manipular esas órdenes.Cuanto mayor sea la cantidad de memoria existente en el sistema informático, mayores serán las posibilidades de trabajo de la computadora, ya que ésta podrá manipular una cantidad superior de datos al mismo tiempo (siempre que el sistema operativo lo permita).
4.1 TEMPORIZACIÓN
Es la forma en la que se coordinan los eventos en el bus. Los buses utilizan temporización síncrona o asíncrona.
Con temporización síncrona, la presencia de un evento en el bus está determinada por un reloj. El bus tiene una línea de reloj en la que se transmite una secuencia de intervalos regulares con duración de uno a cero.
La temporización asíncrona en presencia de un evento en el bus es consecuencia de que se produzca un evento previo.
La temporización es de fácil implementación, pero es menos flexible que la temporización asíncrona.
4.1.1 Reloj del sistema
Toda computadora contiene un reloj del sistema, este reloj es accionado por un cristal de cuarzo que al momento de aplicarle electricidad las moléculas en el cristal vibran muchas veces cada segundo. Las vibraciones son usadas por la computadora para medir sus operaciones de procesamiento. Al paso de los años, las velocidades de los relojes se ha incrementado constantemente. La primera PC operaba a 4.77 megaHertz (millones de ciclos por segundo). Un ciclo de reloj
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es el tiempo que le lleva un transistor en apagarse y encenderse. Las velocidades de reloj de 400 MHz y superiores son comunes.
4.1.2 Reset del sistema
Los sistemas operativos como Windows aplazan muchas tareas y no garantizan su ejecución en tiempo predecible. El RTOS es un sistema operativo que se utiliza en aplicaciones integradas que realizan tareas en una cantidad predecible de tiempo, este sistema es muy parecido a cualquier otro sistema operativo en cuanto al contenido en las mismas secciones básicas.
Un sistema operativo está compuesto por tres componentes: inicialización, núcleo, datos, y procedimientos. La sección de inicialización se utiliza para programar todos los componentes de hardware en el sistema, para cargar controladores específicos para un sistema y programar el contenido de los registros del microprocesador.
Estructura de un sistema operativo RTOS. El núcleo es el que se encarga de realizar la tarea básica del sistema, proporciona las llamadas o funciones al sistema y constituye el sistema integrado. La sección de datos y procedimientos almacena todos los procedimientos y datos estáticos que emplee el sistema operativo. La última parte del software del ejemplo, muestra el bloque de reinicio del RTO. La instrucción ORG coloca las instrucciones de reinicio en una posición que está a 16 bytes del final del dispositivo de memoria.
4.1.3 Ciclos de espera
El estado de espera es el periodo de reloj adicional que se inserta entre un tiempo y otro para alargar el ciclo del bus, si se inserta el estado de espera entonces el tiempo de acceso a la memoria se extiende un periodo de reloj hasta 600 ns.
La entrada READY para el 8086/8088 tiene ciertos requerimientos estrictos de sincronización. Se muestra un diagrama de sincronización en la cual se observa como READY provoca un estado de espera (Tw) junto con los tiempos requeridos de preparación y de espera del reloj del sistema.
5. ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS ESPECÍFICAS
5.1 MICROCOMPUTADORAS
5.2 MINICOMPUTADORAS
5.3 MAXICOMPUTADORAS
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5.1 MICROCOMPUTADORAS
En 1981, IBM llamó a su primera microcomputadora IBM-PC, años más tarde algunas otras compañías habían copiado el diseño de IBM, creando clones o compatibles que funcionaban igual que la original. La popularidad que han tenido las PC (computadora personal), es la velocidad con la que hacen mejoras en la tecnología, los dispositivos tales como microprocesadores, chips de memoria y dispositivos de almacenamiento, siguen aumentando en velocidad y capacidad, mientras que el tamaño físico y el precio seguirán siendo estables.
Estas microcomputadoras tienen unidades de procesamiento y de almacenamiento, unidades de salida de visualización y de salida de audio, un teclado y todo ello puede colocarse sobre una mesa en el hogar o bien en la oficina.
5.2 MINICOMPUTADORAS
Digital Equipment Corporation (DEC) comenzó a embarcar sus computadoras serie PDP en la década de los 60, la prensa apodo a estas máquinas como “minicomputadoras”, se le dio este nombre debido al pequeño tamaño. Por la capacidad con la que cuentan estas minicomputadoras se encuentran entre las mainframes y las computadoras personales.
Al igual que los mainframes, las minicomputadoras pueden manejar mucho más entradas y salidas que las computadoras personales. Estas minicomputadoras son ideales para empresas y compañías que no pueden adquirir o no necesitan un mainframe.
Las minicomputadoras son económicas y tienen la característica deseable de un mainframe. Los principales fabricantes de minicomputadoras incluyen DEC,Data General, IBM y Hewlett-Packard.
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5.3 MAXICOMPUTADORAS
Las maxicomputadoras son las computadoras más potentes que existen, construidas para procesar cantidades enormes de datos.
Se utilizan para el procesamiento de datos de grandes empresas y negocios que requieren mucho más poder de computación y capacidad de almacenamiento que la que puedan dar las estaciones de trabajo.
Generalmente, las maxicomputadoras se utilizan para cálculos numéricos a gran escala requeridos en aplicaciones como predicción del tiempo y diseño y simulación de aeronaves. Los científicos elaboran modelos de procesos complejos y simulan estos procesos en una maxicomputadora. Uno de los procesos es la fisión nuclear, estas maxicomputadoras son capaces de simular la acción y reacción literalmente de millones de átomos en el momento que interactúan.
Debido a que en la actualidad la tecnología de las computadoras cambia con mucha rapidez, las capacidades avanzadas de una maxicomputadora pueden volverse las características estándares de una computadora.
Es lógico pensar que el día de mañana las computadoras serán mucho más potentes que la de hoy.
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INSTITUTO TECNICO DE INFORMATICA PRIVADAY ESTUDIOS COMERCIALES “I.T.I.P.E.C.”
CARRERA: SISTEMAS INFORMATICOS
NOMBRE: GUIDO GR. PEREZ RAMOS
DOCENTE: GUSTAVO ZELAYA
FECHA:12-03- 2014
Cochabamba – Bolivia
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ARQUITECTURADE
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