Organización y Arquitectura de computadoras-Resumen-Stalling

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Organizacin y Arquitectura de computadorasEl nivel de los temas tratados es superficial, para mas detalles aconsejo empezar por leer el libro. Todo esto esta colgado tambin ac Introduccin: Es a veces difcil identificar donde esta la diferencia entre la arquitectura y la organizacin de computadores. La arquitectura se refiere a las caractersticas del sistema que son visibles al programador, o sea que el programador va a tener que tener en cuenta al momento de programar (ejemplo de esto serian modos de direccionamiento, conjunto de instrucciones, cantidad de bits usados para representas los distintos tipos de datos. La organizacin en cambio es transparente a el programador, este no se preocupa por estos temas, seales del bus de control, interfaces entre perifricos y computador, tecnologa usada en memoria, cantidad de caches, etc. En general lo fabricantes de mquinas producen familias de pc con una misma arquitectura y a medida que pasa el tiempo salen nuevos modelos con la misma arquitectura, pero con una organizacin diferente, con lo cual logran una compatibilidad de software. Ejemplo de esto serian las PC comunes y una Macintoch, por poseer distinta arquitectura no son compatibles sus software. Estructura y funcionamiento: La descripcin del sistema se va a ser la la siguiente forma: Se comenzara con una visin muy superficial, para de a poco introducirnos en las capas mas bajas en cuestin de estructura y funcionamiento. Funciones bsicas de un computador: 1. Procesamiento de datos. 2. Almacenamiento de datos. 3. Trasferencia de datos. 4. Control. Grficamente seria as:

Grficamente las funciones serian algo as:

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A) Transferencia de datos. B) Almacenamiento. C) Procesamiento de datos almacenados. D) Entrada o salida de datos con un procesamiento previo.

Estructura del Computador La representacin mas sencilla y superficial de un computador podra ser la siguiente:

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El computador es el que vamos a analizar mas en detalle. Las formas que esta se comunica con el entorno exterior se pueden clasificar en 2 grandes grupos: Perifricos y lineas de comunicacin. Computador: Entrando un poco mas en el detalle del computador, podemos distinguir 4 componentes principales:

* CPU (Central Prosesing Unit): Controla el funcionamiento de la computadora y se encarga del procesamiento de datos, comnmente se lo llama procesador. * Input/Output (I/O o entrada y salida): se encarga de la transferencia de datos entre en computador y el entorno externo. * Main Memory(Memoria principal): Almacena datos. * System Interconnection (sistema de interconexin): Proporciona comunicacin entre las tres partes. El componente que vamos a analizar ahora mas en detalle es la CPU:

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Los principales componentes son los siguientes: * Registros: Proporcionan un almacenamiento interno a la CPU. * ALU (Unidad Aritmtico-Lgica): En ella se realizan las operaciones de procesamiento, aritmticas (suma resta, etc) y logicas (AND,OR, XOR, etc) * Unidad de Control: Controla el funcionamiento de la CPU, con lo cual controla el funcionamiento del computador. * Interconexiones: Proporcionan comunicacin entre los 3 componentes anteriores. Principios de la programacin En los primeros computadoras se puede observar aproximadamente el siguiente funcionamiento: Al computador entraban datos, a esos datos se les daba un procesamiento, dicho procesamiento se configuraba antes de empezar por medio de cableado, y del computador salan los resultados. Como se puede apreciar el procesador era para un uso especifico.

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Un ejemplo de esto es la famosa ENIAC, para distraerme un poco vamos a poner algo de ella: Unos datos interesantes: Trabajaba con numeracin decimal. Pesaba 30 toneladas Posea 18000 vlvulas. Consuma 140 Kilowatios. Realizaba 5000 sumas por segundo. Vdeo de YouTube link: http://www.videos-star.com/watch.php?video=sJnMBnZElqw ENIAC De Wikipedia, la enciclopedia libre

ENIAC ENIAC es un acrnimo ingls de Electronic Numerical Integrator And Computer (Computador e Integrador Numrico Electrnico), utilizada por el Laboratorio de Investigacin Balstica del Ejrcito de los Estados Unidos. Contenido * * * * 1 2 3 4 Modalidad Prestaciones Las programadoras de ENIAC Enlaces externos

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Modalidad No fue la primera computadora electrnica de propsito general. Ese honor se le debe al Z3 construido en el 1941. Adems est relacionada con el Colossus, que fue usado para descifrar cdigo alemn durante la Segunda Guerra Mundial y destruido tras su uso para evitar dejar pruebas, siendo recientemente restaurada para un museo britnico. Era totalmente digital, es decir, que ejecutaba sus procesos y operaciones mediante instrucciones en lenguaje mquina, a diferencia de otras mquinas computadoras contemporneas de procesos analgicos. Presentada en pblico el 15 de febrero de 1946. La ENIAC fue construida en la Universidad de Pennsylvania por John Presper Eckert y John William Mauchly, ocupaba una superficie de 167 m y operaba con un total de 17.468 vlvulas electrnicas o tubos de vaco. Fsicamente, la ENIAC tena 17.468 tubos de vaco, 7.200 diodos de cristal, 1.500 rels, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores y 5 millones de soldaduras. Pesaba 27 Tm, meda 2,4 m x 0,9 m x 30 m; utilizaba 1.500 conmutadores electromagnticos y rels; requera la operacin manual de unos 6.000 interruptores, y su programa o software, cuando requera modificaciones, tardaba semanas de instalacin manual. La ENIAC elevaba la temperatura del local a 50C. Para efectuar las diferentes operaciones era preciso cambiar, conectar y reconectar los cables como se haca, en esa poca, en las centrales telefnicas, de all el concepto. Este trabajo poda demorar varios das dependiendo del clculo a realizar. Uno de los mitos que rodea a este aparato es que la ciudad de Filadelfia, donde se encontraba instalada, sufra de apagones cuando la ENIAC entraba en funcionamiento, pues su consumo era de 160 kW. A las 23.45 del 2 de octubre de 1955, la ENIAC fue desactivada para siempre. Prestaciones La computadora poda calcular trayectorias de proyectiles, lo cual fue el objetivo primario al construirla. En 1,5 segundos era posible calcular la potencia 5000 de un nmero de hasta 5 cifras. La ENIAC poda resolver 5.000 sumas y 360 multiplicaciones en 1 segundo. Pero entre las ancdotas estaba la poco promisoria cifra de un tiempo de rotura de 1 hora. Las programadoras de ENIAC Si bien fueron los ingenieros de ENIAC, Mauchly y Eckert, los que pasaron a la historia de la computacin, hubo seis mujeres que se ocuparon de programar la ENIAC, cuya historia ha sido silenciada a lo largo de los aos y recuperada en las ltimas dcadas. Clasificadas entonces como "sub-profesionales", posiblemente por una cuestin de gnero o para reducir los costos laborales, este equipo de programadoras destacaba por ser hbiles matemticas y lgicas y trabajaron inventando la programacin a medida que la realizaban. Betty Snyder Holberton, Jean Jennings Bartik, Kathleen McNulty Mauchly Antonelli, Marlyn Wescoff Meltzer, Ruth Lichterman Teitelbaum y Frances Bilas Spence prcticamente no aparecen en los libros de historia de la computacin, mas dedicaron largas jornadas a trabajar con la mquina utilizada principalmente para clculos de trayectoria balstica y ecuaciones diferenciales y contribuyeron al desarrollo de la programacin de computadoras. Cuando la ENIAC se convirti luego en una mquina legendaria, sus ingenieros se hicieron famosos, mientras que nunca se le otorg crdito alguno a estas seis mujeres que se ocuparon de la programacin. Muchos registros fotogrficos de la poca muestran la ENIAC con mujeres de pie frente a ella.

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Hasta la dcada del 80, se dijo incluso que ellas eran slo modelos que posaban junto a la mquina ("Refrigerator ladies". Sin embargo, estas mujeres sentaron las bases para que la programacin fuera sencilla y accesible para todos, crearon el primer set de rutinas, las primeras aplicaciones de software y las primeras clases en programacin. Su trabajo modific drsticamente la evolucin de la programacin entre las dcadas del 40 y el 50. -----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Bueno, programar este computador para que realice una tarea determinada, consista en cambiar las conexiones de todos esos cables que se aprecian en las imgenes. En esta poca surgi la idea de programa almacenado, que se le atribuye principalmente al matemtico asesor del proyecto Eniac John Von Neumann.

Las ideas del programa almacenado fue desarrollada al mismo tiempo por Turing (Recomiendo leer la historia de este genio).

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Pero la primera publicacin fue hecha por Neumann en 1945, proponiendo la EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer). Esta se empez a disear en la universidad de Princeton en 1946 y fue completado en 1952. La idea era la siguiente, en ves de tener un procesador que realiza una sola tarea, y la programacin sea cableada, encontrar la forma de cambiar esas conexiones por medio de ordenes almacenadas en memoria junto a los datos. A la idea de la llamo "La mquina de Von Neumann", y es la base general de los computadores de hoy en da. Con esto para cambiar la tarea que realizara la computadora, bastara solo con leer otro conjunto de ordenes almacenadas en memoria, de esta manera nace el SOFTWARE.

En este diagrama se ejemplifica el computador realizaba una tarea fija con los datos

En este diagrama vemos ejemplificado que por medio de instrucciones al procesador, se poda hacer que el computador sea de uso general y realizar distintas tareas Como se puede apreciar en la ultima figura, la memoria y los datos provienen de la misma memoria. La idea es la siguiente, se lea una instruccin, esta pasaba a la unidad de control, dicha unidad realizaba las conexiones correspondientes para que la ALU realizara una tarea determinada, entraban los