Download Microprocesador

Contenido temático
1. Historia de los equipos de cómputo
1.1 Cronología de los equipos de cómputo
1.2 Familias de procesadores
1.3 Avance tecnológico de los microprocesadores
2. Estructura y sistemas de una computadora
2.1 Conceptos básicos de una computadora
2.2 Estructura básica de una Pc
3. Microprocesadores
3.1 Qué es un microprocesador
3.2 Características de los microprocesadores
3.3 Diferencia de microprocesador y microcontrolador
Contenido temático
4. Arquitecturas
4.1 Arquitectura de la Pc
4.2 Arquitectura normal
4.3 Arquitectura paralela
4.4 Arquitectura de los MP
4.5 Arquitectura SISC
4.6 Arquitectura RISC
5. Representación y transporte de los datos
5.1 Tipos de dispositivos (digital y analógico)
5.2 Representación de los datos
6. Clasificación de las memorias
6.1 Tipos de memorias
6.2 Medios físicos de almacenamiento
Contenido temático
7. Entradas y salidas (input/output)
7.1 Tipos de tarjetas de E/S
7.2 Características de tarjetas de E/S
7.3 Ranuras de expansión
7.4 Puertos
8. Actualización e instalación de una Pc
8.1 Instalación de periféricos de multimedia
8.2 Instalación de memorias
8.3 Instalación de Fax/modem
9. Herramientas y programas para el servicio de una Pc
9.1 Elementos básicos para el servicio
9.2 Utilerías para el servicio
9.3 Programas integrados para el servicio
EVOLUCIÓN DE LOS EQUIPOS DE COMPUTO
PRIMERA GENERACION
En esta generación había una gran desconocimiento de las capacidades de las
computadoras, puesto que se realizó un estudio en esta época que determinó
que con veinte computadoras se saturaría el mercado de los Estados Unidos en
el campo de procesamiento de datos. Esta generación abarco la década de los
cincuenta. Y se conoce como la primera generación. Estas máquinas tenían las
siguientes características:
Usaban tubos al vacío para procesar información. Usaban tarjetas perforadas
para entrar los datos y los programas. Usaban cilindros magnéticos para
almacenar información e instrucciones internas. Eran sumamente grandes,
utilizaban gran cantidad de electricidad, generaban gran cantidad de calor y
eran sumamente lentas. Se comenzó a utilizar el sistema binario para
representar los datos. En esta generación las máquinas son grandes y costosas
(de un costo aproximado de 10,000 dólares).
La computadora más exitosa de la primera generación fue la IBM 650, de la cual
se produjeron varios cientos. Esta computadora que usaba un esquema de
memoria secundaria llamado tambor magnético, que es el antecesor de los
discos actuales.
EVOLUCIÓN DE LOS EQUIPOS DE COMPUTO
SEGUNDA GENERACION
En esta generación las computadoras se reducen de tamaño y son de menor
costo. Aparecen muchas compañías y las computadoras eran bastante
avanzadas para su época como la serie 5000 de Burroughs y la ATLAS de la
Universidad de Manchester. Algunas computadoras se programaban con cinta
perforadas y otras por medio de cableado en un tablero.
Características de está generación:
Usaban transistores para procesar información. Los transistores eran más
rápidos, pequeños y más confiables que los tubos al vacío. 200 transistores
podían acomodarse en la misma cantidad de espacio que un tubo al vacío.
Usaban pequeños anillos magnéticos para almacenar información e
instrucciones. cantidad de calor y eran sumamente lentas. Se mejoraron los
programas de computadoras que fueron desarrollados durante la primera
generación. Se desarrollaron nuevos lenguajes de programación como COBOL y
FORTRAN, los cuales eran comercialmente accsesibles. Se usaban en
aplicaciones de sistemas de reservaciones de líneas aéreas, control del tráfico
aéreo y simulaciones de propósito general. La marina de los Estados Unidos
desarrolla el primer simulador de vuelo, "Whirlwind I". Surgieron las
minicomputadoras y los terminales a distancia. Se comenzó a disminuir el
tamaño de las computadoras
EVOLUCIÓN DE LOS EQUIPOS DE COMPUTO
TERCERA GENERACION
La tercera generación de computadoras emergió con el desarrollo de circuitos
integrados (pastillas de silicio) en las que se colocan miles de componentes
electrónicos en una integración en miniatura. Las computadoras nuevamente se
hicieron más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran
energéticamente más eficientes. El ordenador IBM-360 dominó las ventas de la
tercera generación de ordenadores desde su presentación en 1965. El PDP-8 de
la Digital Equipment Corporation fue el primer miniordenador.
Características de está generación:
Se desarrollaron circuitos integrados para procesar información. Se
desarrollaron los "chips" para almacenar y procesar la información. Un "chip" es
una pieza de silicio que contiene los componentes electrónicos en miniatura
llamados semiconductores. Los circuitos integrados recuerdan los datos, ya que
almacenan la información como cargas eléctricas. Surge la multiprogramación.
Las computadoras pueden llevar a cabo ambas tareas de procesamiento o
análisis matemáticos. Emerge la industria del "software". Se desarrollan las
minicomputadoras IBM 360 y DEC PDP-1. Otra vez las computadoras se tornan
más pequeñas, más ligeras y más eficientes. Consumían menos electricidad, por
lo tanto, generaban menos calor
EVOLUCIÓN DE LOS EQUIPOS DE COMPUTO
CUARTA GENERACION
Aparecen los microprocesadores que es un gran adelanto de la
microelectrónica, son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad
impresionante. Las microcomputadoras con base en estos circuitos son
extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se extiende al mercado
industrial. Aquí nacen las computadoras personales que han adquirido
proporciones enormes y que han influido en la sociedad en general sobre la
llamada "revolución informática".
Características de está generación:
Se desarrolló el microprocesador. Se colocan más circuitos dentro de un "chip".
"LSI - Large Scale Integration circuit". "VLSI - Very Large Scale Integration
circuit". Cada "chip" puede hacer diferentes tareas. Un "chip" sencillo
actualmente contiene la unidad de control y la unidad de aritmética/lógica. El
tercer componente, la memoria primaria, es operado por otros "chips". Se
reemplaza la memoria de anillos magnéticos por la memoria de "chips" de
silicio. Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales
o PC. Se desarrollan las supercomputadoras
EVOLUCIÓN DE LOS EQUIPOS DE COMPUTO
QUINTA GENERACION
En vista de la acelerada marcha de la microelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea
de poner también a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las
computadoras. Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computación,
en la que se perfilan dos líderes que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la
capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje más cotidiano y no a través de
códigos o lenguajes de control especializados.
Japón lanzó en 1983 el llamado "programa de la quinta generación de computadoras", con los
objetivos explícitos de producir máquinas con innovaciones reales en los criterios mencionados. Y
en los Estados Unidos ya está en actividad un programa en desarrollo que persigue objetivos
semejantes, que pueden resumirse de la siguiente manera:
Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC.
Se desarrollan las supercomputadoras.
• Inteligencia artíficial:
• Robótica:
• Sistemas expertos:
• Redes de comunicaciones:
EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES
8088
ARQ. INTERNA:
ARQ. EXTERNA:
DIRECCIONAMIENTO:
FRECUENCIA (htz):
16 bits
16 bits
64 KB
4.77MHz
EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES
8086
ARQ. INTERNA:
ARQ. EXTERNA:
DIRECCIONAMIENTO:
FRECUENCIA (htz):
16 bits
8 bits
1 MB
8MHz
EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES
80286
ARQ. INTERNA:
ARQ. EXTERNA:
DIRECCIONAMIENTO:
FRECUENCIA (htz):
16 bits
16 bits
1 GB
12 - 25 MHz
Utiliza memoria virtual
Puede trabajar en modo real y modo protegido, lo cual permite el
multiproceso y la multitarea.
EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES
80386
ARQ. INTERNA:
ARQ. EXTERNA:
DIRECCIONAMIENTO:
FRECUENCIA (htz):
32 bits
16 - 32 bits
4 GB
16 - 40 MHz
Utiliza memoria virtual
Puede trabajar en modo real y modo protegido, lo cual permite el
multiproceso y la multitarea.
EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES
80486
ARQ. INTERNA:
ARQ. EXTERNA:
DIRECCIONAMIENTO:
FRECUENCIA (htz):
32 bits
32 bits
4 GB
33 - 100 MHz
Integra un coprocesador matemático y dos módulos de memoria
cache dentro del microprocesador.
EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES
PENTIUM
ARQ. INTERNA:
ARQ. EXTERNA:
DIRECCIONAMIENTO:
FRECUENCIA (htz):
64 bits
64 bits
4 GB
66 MHz - x GHz
ARQUITECTURA DE LOS MICROPROCESADORES
Conceptos
Software
Hardware
Bit
Byte
Kilobyte
Megabyte
Gigabyte
Terabyte
Periférico
CPU
Unidad aritmética – Lógica
Unidad de control
Unidad de memoria
RAM
ROM
PROM
Memoria virtual
Periférico.
Cualquier dispositivo conectado al CPU en forma directa (dispositivos internos) o
indirecta (dispositivos externos).
Los periféricos se clasifican en:
Periféricos de entrada
Periféricos de salida
Periféricos de entrada y salida (E/S)
Periférico de entrada.
Son todos aquellos dispositivos que permiten ingresar información a la
computadora, por ejemplo: Teclado, mouse, pluma óptica, scanner, micrófono,
Joystick, etc.
Periférico de salida.
Se refiere a todos los dispositivos que permiten la salida de información de la
computadora, por ejemplo: Pantalla, Impresora, plotter, video proyector,
audífonos, bocinas, etc.
Periférico de Entrada y Salida (E/S).
Son dispositivos que permiten ingresar información a la computadora y a su vez
muestran información procesada, por ejemplo: Touch screen, Fax, Modem, etc..
Mother Board (Tarjeta madre ).
Es la tarjeta de circuito impreso más importante de una computadora. La tarjeta
madre contiene el bus (PCI – Peripheral Component Interconnect / Interconexión
de Componentes Periféricos), el microprocesador y los circuitos integrados usados
para controlar cualquier periférico.
Puerto.
Son puntos de conexión que permiten la comunicación de la parte interna con la
externa de una computadora. La computadora tiene tres tipos de puerto: serial,
USB y paralelo.
Microprocesador (CPU)
El microprocesador utiliza tecnología de circuitos de muy alta integración (VLSI ,
Very Large-Scale Integration) para integrar memoria , lógica y señales de control
en un solo chip.
Memoria RAM
La RAM requiere energía eléctrica para mantener el almacenamiento de datos. Si
la computadora se apaga o se le corta el suministro de energía, todos los datos
almacenados en la RAM se pierden. La RAM almacena los archivos de arranque de
los programas de aplicación.
Ranuras de expansión
Un receptáculo en la tarjeta madre donde se
puede insertar una tarjeta de circuito impreso
para agregar capacidades a la computadora. La
figura muestra las ranuras de expansión PCI
(Peripheral
Component
Interconnect
/
Interconexión de componentes periféricos) y AGP
(Accelerated Graphics Port / Puerto de gráficos
acelerado). PCI es una conexión de alta velocidad
para tarjetas tales como NIC (Network Interface
Card / Tarjeta de Interfaz de Red), módems
internos y tarjetas de video. El puerto AGP provee
una conexión de alta velocidad entre dispositivos
gráficos y la memoria del sistema. La ranura AGP
provee una conexión de alta velocidad para
gráficos 3-D en sistemas computacionales.
Tarjeta de expansión
Son tarjetas de circuito impreso que permiten ampliar las capacidades originales
de una computadora, por ejemplo: red inalambrica, , Señal de televisión, etc.
Dispositivos de almacenamiento
Son dispositivos que se utilizan en los sistemas de cómputo para almacenar
permanentemente información del usuario.
Los dispositivos de almacenamiento de clasifican en:
a) Almacenamiento magnético
b) Almacenamiento óptico
c) Flash memory
Disco duro (HD)
Dispositivo de almacenamiento masivo de información. Actualmente su capacidad
se mide en GB o TB.
Existen dos tipos de disco duro: IDE (Integrate Drive Elactronics / Controlador
Electrónico Integrado) y SCSI (Small Computer System Interface / Sistema de
Interfaz para pequeñas computadoras).
Fuente de poder.
Es la principal fuente de energía que provee de electricidad a todos los
dispositivos electrónicos de la computadora.
Existen dos tipos de fuentes de poder: Lineales y conmutadas.
Las fuentes de poder para computadoras tienen distintos tipos de conectores:
1) Conector de alimentación principal – 24 pines. 2) Conectores de alimentación
periférica – 4 pines. 3) Conectores de alimentación de tipo mini Molex – 4 pines.
4) Conectores ATA – 15/6 pines. 5) C14 IEC.
Microprocesador
Núcleo del sistema compuesto por tres unidades:
a) Lógica-Aritmética
b) Control
c) Memoria o almacenamiento primario
MICROPROCESADOR
UNIDAD LOGICA-ARITMETICA
OPERACIONES BINARIAS
OPERACIONES ARITMETICAS
SUMA
0+0=0
0+1=1
1+0=1
1 + 1 = 0 (ACARREO)
MULTIPLICACION
0*0=0
0*1=0
1*0=0
1*1=1
OPERACIONES LOGICAS
OR (Z = X OR Y)
X Y Z
0 0 0
0 1 1
1 0 1
1 1 0
AND (Z = X AND Y)
X Y Z
0 0 0
0 1 0
1 0 0
1 1 1
OPERACIONES BINARIAS
OPERACIONES ARITMETICAS
SUMA
130 + 110 = 240
MULTIPLICACION
37 * 5 = 185
130 = 10000010
110 = 01101110
37 = 00100101
5 = 00000101
10000010
+ 01101110
11110000
100101
X 101
100101
000000
100101
10111001
COMPUETRAS LOGICAS
AND
NOR
OR
XOR
NOT
NXOR
NAND
COMPUETRAS LOGICAS
A
B
C
A=1, B=1, C=0. ENTONCES (AB*A+C)+(C+B+C)’ = 1
SIMPLIFICACION
ABC’+AB’+AC’+A´B
SOLUCION: A’B+BC’+B’A
COMPUETRAS LOGICAS
A
B
C
BUS
Línea de corriente interna que transmite bits. Existen tres tipos de
bus:
a) Direcciones
b) Control o sistema
c) Datos
ARQUITECTURA DE MICROPROCESADORES
ARQUITECTURA DE MICROPROCESADORES
SISD (Single Instruction, Single Data)
Se refiere a las computadoras convencionales de Von Neuman. Ejemplo: PC’s. En la
categoría SISD están la gran mayoría de las computadoras existentes. Son equipos
con un solo procesador que trabaja sobre un solo dato a la vez. A estos equipos se les
llama también computadoras secuenciales.
ARQUITECTURA DE MICROPROCESADORES
SIMD (Single Instruction, Multiple Data)
Arreglo de procesadores. Cada procesador sigue el mismo conjunto de instrucciones;
diferentes elementos de información son asignados a cada procesador. Utilizan
memoria distribuida. Típicamente tienen miles procesadores simples. Son utilizadas
en redes neuronales.
Las computadoras SIMD tienen una sola unidad de control y múltiples unidades
funcionales. La unidad de control se encarga de enviar la misma instrucción a todas
las unidades funcionales. Cada unidad funcional trabaja sobre datos diferentes. Estos
equipos son de propósito específico, es decir, son apropiados para ciertas
aplicaciones particulares, como por ejemplo el procesamiento de imágenes.
ARQUITECTURA DE MICROPROCESADORES
MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data)
Múltiples computadoras y multiprocesadores. Las piezas de código distribuidas entre
los procesadores. Los procesadores pueden ejecutar la misma o instrucción o
diferentes instrucciones. Se puede decir que MIMD es un super conjunto de SIMD.
Diferentes elementos de información se asignan a diferentes procesadores. Pueden
tener memoria distribuida o compartida.
Cada procesador MIMD corre casi independientemente de los otros.
Las computadoras MIMD pueden ser utilizadas en aplicaciones con información en
paralelo o con tareas en paralelo.
En la categoría MIMD están los equipos con varios procesadores completos. Cada
procesador tiene su propia unidad de control y su propia unidad funcional. Esta
categoría incluye varios subgrupos: Equipos de memoria compartida, equipos de
memoria distribuida y redes de computadores. Los equipos MIMD son de propósito
general.