ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

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ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
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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.

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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.

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Definiciones de computador, arquitectura y
organización del computador
SALIDA Entrega de Resultados Dispositivos de
Salida
ENTRADA Ingreso de Datos Dispositivos de
Entrada
PROCESO Trabajo de la CPU Unidad Central de
Proceso
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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.

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• 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.

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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.

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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.

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• 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.

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• 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.

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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.

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Unidad Central de Proceso
CPU
Unidad Aritmética
Periféricos De Entrada
Periféricos De Salida
Unidad de Control
Memoria Principal
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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.

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• Los microprocesadores CISC, al contrario, tienen
  una gran cantidad de instrucciones y por tanto
  son muy rápidos procesando código complejo.

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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.

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• 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.

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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.

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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.

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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.
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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).

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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.  

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Modelo Velocidad       386 16-50Mhz 486 33-10
0Mhz Pentium 66 - 200Mhz Pentium MMX 200 -
350Mhz Celeron 233 -350Mhz Pentium II 233 -
450Mhz K6 350 -450Mhz Pentium III 450
-700Mhz K7 450 -700Mhz  

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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.

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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.

Socket 462 para Athlon de AMD
Slot para Pentium II,III y Xeon
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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.

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• 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.