Download Introducción a los sistemas computadores

Fundamentos de los Computadores. Introducción.
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1. Introducción
Muchas son las definiciones que sobre sistemas podemos encontrar en la
literatura.
El concepto de SISTEMA se extiende a una amplia variedad de campos, y las
ideas y técnicas asociadas con estos conceptos juegan un papel importante en
áreas tan diversas de la ciencia y la tecnología como:
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Comunicaciones
Aeronáutica y Astronáutica
Diseño de Circuitos
Acústica
Seismología
Ingeniería Biomédica
Sistemas de Distribución y de generación de Energía
Control de Procesos Químicos
Procesado de Señales
Aunque la naturaleza física de los sistemas y las señales que los excitan son
bien diferentes en cada caso, todos tienen algo en común:
Todos los sistemas responden a una excitación en particular con una señal
de respuesta y un comportamiento definido.
Un sistema puede verse como cualquier proceso que realice transformación de
señales:
Señal de
Entrada
SISTEMA
Señal de
Salida
ENTRADA / SALIDA DE UN SISTEMA
La entrada es el estímulo, la excitación que recibe un sistema desde
una fuente de energía externa, usualmente para producir una respuesta
específica.
La salida es la respuesta real que se obtiene de un sistema. Puede ser o
no igual a la respuesta implícita especificada por la entrada.
Fundamentos de los Computadores. Introducción.
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Consideraciones:
Pueden tener formas muy diferentes.
Las entradas pueden ser variables físicas (temperatura, presión,...) o
valores de referencia o ajuste deseados (nivel de líquidos, temperatura de
referencia, pH,...) para obtener la salida del sistema.
Los sistemas pueden tener más de una entrada y más de una salida.
Normalmente todas las entradas y salidas de un sistema suelen estar bien
definidas, pero a veces ocurre que no es así.
SISTEMAS CONTINUOS Y DISCRETOS EN EL TIEMPO
Las señales de entrada y salida de un sistema, así como las que intervienen en
la dinámica del sistema, son siempre función de una variable independiente,
normalmente el tiempo t.
Una señal dependiente de valores continuos de la variable independiente t
se denomina señal continua en el tiempo. (SEÑAL ANALÓGICA)
Una señal definida solamente en instantes discretos del valor de la variable
independiente t de la que depende, se denomina señal discreta en el
tiempo. (SEÑAL DIGITAL)
Ejemplos de Señales:
• El voltaje continuo que varia senoidalmente v(t) o la corriente alterna i(t),
que proporciona la red eléctrica es una señal continua en el tiempo, pues
está definida para cada instante de tiempo t. Aunque solo se habla de su
valor eficaz (220 V) y su frecuencia (50Hz).
• El intermitente de un automóvil proporciona una señal discreta, al igual
que una baliza de señalización marina. O está encendido o está apagado.
• La temperatura ambiente de una habitación es una señal claramente
continua en el tiempo (podemos saber en cualquier momento cual es la
temperatura); sin embargo, si tomamos la temperatura cada hora en punto,
estamos obteniendo una señal discreta. Este proceso se llama muestreo y
permite establecer una relación entre el mundo ANALÓGICO y el mundo
DIGITAL .
Por otro lado, en función del tipo de señales que “procesen” los sistemas
podemos considerar sistemas continuos “Analógicos”, si lo que procesan son
señales continuas, o sistemas discretos “Digitales”, si lo hacen con señales
discretas.
Los computadores no son más que sistemas DIGITALES, procesan señales
DIGITALES. UNOS Y CEROS.
Fundamentos de los Computadores. Introducción.
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¿POR QUÉ UTILIZAR SISTEMAS DISCRETOS SI:
A) A nivel macroscópico la naturaleza es analógica y,
B) Los Sistemas analógicos permiten un rango continuo de valores?
La razón básica es el aumento de fiabilidad en el procesamiento y transmisión
de la información
ADEMÁS EXISTE:
Un soporte matemático adecuado: Las álgebras discretas.
Tecnologías de fabricación adecuadas: velocidad, fiabilidad...
Distribución comercial adecuada.
Aplicaciones en múltiples campos.
Los sistemas digitales como los computadores están formados básicamente por:
CIRCUITOS DIGITALES COMBINACIONALES, caracterizados por
que las salidas en un instante determinado sólo son función de las entradas en
dicho instante; y,
CIRCUITOS DIGITALES SECUENCIALES, caracterizados por que las
salidas en un instante determinado no son sólo función de las entradas en dicho
instante, si no que además, dependen de entradas previas.
DESCRIPCIÓN DE LOS SISTEMAS DIGITALES (HARDWARE)
Nivel
Sistema
Dominio Comportamiento
Algorítmico
Transferencia de
Registros
Lógico
Dispositivo
Procesos,
Características
Ligaduras en
algoritmos de I/O
Transferencia de
Registros
Ec. Booleanas
Trans. de Estado
Ecs. de Red
V(t) I(t)
Estructura
Físico (chip)
Procesadores,
Memorias
U. Funcionales
Puertos de Men.
Unid. Funcionales
Registros
Puertas Lógicas
LATCHES
Transistores
Conexiones
Particiones
Básicas
Particiones
Básicas
FLOORPLAN
Macroceldas
CELDAS
Geometría
Exacta
NOS CENTRAREMOS EN EL NIVEL LÓGICO