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Sumario
La arquitectura de un ordenador la
constituye las formas de construcción,
interconexión y distribución física de
los distintos dispositivos que
conforman el equipo, principalmente:
chips, tarjetas, buses y unidades de
entrada y salida.
Basicamente el hardware de un
ordenador está constituido por.
CPU, procesa los datos
Memoria, almacena la información
Unidades I/O, periféricos que nos
permiten las conexiónes con el
exterior.
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Hardware y Software
Arquitectura de ordenadores
Placa base
Chips. El microprocesador
Memoria
Puertos de comunicación y tarjetas
de expansión
Periféricos
Sistemas de almacenamiento
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Hard ware y Software
Hardware, conjunto de dispositivos
físicos que integran el ordenador:
CPU, monitor, teclado, unidad e disco,
etc.
Software: conjunto de instrucciones,
llamados programas, que dirigen los
distintos componentes del ordenador.
El software es el encargado de indicar
al hardware como debe realizar las
distintas tareas.
.
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Arquitectura de un ordenador. Estructura 1
MEMORIA
Bus de DIRECCIONES
Bus de DATOS
• INSTRUCCIONES,
programas del
fabricante
• DATOS
CPU (Proceso)
Bus de DATOS
• UC, unidad de control
• ALU, unidad
aritmética y lógica
• Reloj
UNIDADES I/O
• PERIFÉRICOS,
entrada, salida y
entrada-salida
• SISTEMAS DE
ALMACENAMIENTO
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Bus de CONTROL
Bus de DATOS
Bus de DIRECCIONES
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Arquitectura de un ordenador
CPU 1
Unidad Central de Proceso (CPU), seBus
encarga
de procesar los datos. Es el
de DATOS
cerebro de la máquina,se encarga de recibir instrucciones y datos, de
interpretarlos y de ejecutarlos.
 UNIDAD DE CONTROL, se encarga de dirigir y gestionar
todas las operaciones que se han de realizar.
 UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA, se encarga de todos los
cálculos y operaciones lógicas y matemáticas.
 RELOJ, es el encargado de sincronizar todas las
instrucciones u operaciones de la CPU. Marca cuando
Bus de DATOS
acaba y comienza una instrucción.
La rapidez de las
operaciones dependerá de la velocidad del reloj. Esta
velocidad se mide en MHz
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Arquitectura de un ordenador. Estructura 2
ALIMENTACION
SEÑAL DE CLOCK
Bus de DATOS
CPU
ACUMULADOR
Registros
A LU
Contador de
programa
( CP), Instrucciones
BUS DE CONTROL
RAM
BUS DE DIRECCIONES
• Datos
ROM
R/W
RDD
Unidad de control
UC
Decodificador
Instrucciones
ID
Interrupciones
• Instrucciones
BUS DE DATOS
UNIDADES I/O
BUS DE INSTRUCCIONES
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• PERIFÉRICOS
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Arquitectura de un ordenador MEMORIA
Memoria, son dispositivos electrónicos
pueden almacenar bit lógicos (0
Busque
de DATOS
o 1) de forma que en cualquier instante se pueda acceder a un solo bit o a un
grupo de ellos.
La memoria o registro de memoría almacena siempre un nº de bits que es
potencia de 2, en ella residen las instrucciones y los datos.
Existen diferentes tipos de memorias, según su función.
Bus de DATOS
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Arquitectura de un ordenador
I/O
Puertos, o unidades de entrada salida.
conectores de estas unidades
BusEn
delos
DATOS
se conectan los periféricos (monitor, ratón , etc.) que nos permiten
comunicarnos con el extrerior del equipo.
Bus de DATOS
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Arquitectura de un ordenador
Buses
Buses, o son cables conductores queBus
transportan
de DATOSseñales o impulsos
eléctricos (bit lógicos). Un ordenador dispone de tres buses.
BUS DE DATOS, por él circulan las señales eléctricas que representan los bits
o códigos de los datos (instrucciones o datos)
BUS DE DIRECCIONES, por él circulan las señales eléctricas que representan
los bits o códigos de las direcciones (direccionamiento de registros)
BUS DE CONTROL,por el circulan las señales eléctricas que representan los
bits o códigos de control (ordenes de ejecución de operaciones)
Bus de DATOS
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Arquitectura de un ordenador
Arquitecturas
Dependiendo del tipo de buses utilizado, se habla de diferentes arquitecturas de ordenadores.
Bus de DATOS
Bus de 8 bits, en la CPUa 8088, información transmitida por canales paralelos de 8 bits.
ISA (Industry Standard Architectura): Buses de 16 bits.
MCA (Micro Channel Arquitecture): permitía una ruta de datos de 32 bits. Incompatible con
otras arquitecturas (tarjetas de expansión)
EISA ( Ex tended Industry Standard Architectura): actualización a la ISA para poder transmitir
en 32 bits. Compatible con 8 y 16 bits.
VL-Bus ( Vesa Local Bus): transmisión de datos en 32 bits a más velocidad, mayor de 10 MHz.
PCI (Peripheral Component Interconnect ): es independiente de la CPU, ya que entre la CPU y el
bus PCI se instalará siempre un controlador de bus PCI. El bus PCI no depende del reloj de la
CPU, porque está separado de ella por el controlador del bus.
El actual estándar PCI autoriza frecuencias de reloj que oscilan entre 20 y 33 Mhz. Se utiliza
actualmente en los PENTIUM y permite la configuración automática de los periféricos(
Plug&Play).
Busexclusivamente
de DATOS para las tarjetas de video
AGP (Advanced Graphic Port): este bus se utiliza
AGP. Se trata tambien de un bus de 32 bits.
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Como realiza una instrucción
el ordenador
Funcionamiento
Basicamente se realiza siguiendo
estos
pasos
Bus
de DATOS
• UC , Lee en la memoria las instrucciones de los
programas
ENTRADA • Toma los datos de la memoria o de los periféricos
• ALU, utiliza los datos para hacer cálculos
PROCESO
SALIDA
• Devuelve los resultados
a la memoria o a los
Bus de DATOS
periféricos.
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Placa base (mainboard) o (motherboard )
El microprocesador, es el elemento
principal de todo ordenador, en el
que se encuentran todos los
aparatos y dispositivos.
Fisicamente se trata de una "oblea"
de un material sintético, sobre la
cual existe un circuito electrónico
(PCB), que conecta diversos
elementos que se encuentran
anclados sobre ella. Todo ello forma
la placa base.
Microprocesador
Memoria
Slots
BIOS
Diversos chips
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Placa base
Existen de diferentes formas y con
diversos conectores para los
periféricos. Los fabricantes han
definido varios standares para evitar
costes y facilitar la
intercambiabilidad. En principio la
calidad de las placas bases no
depende del tipo de la misma.
Tipos
ATX (actuales)
• Las más comunes
• USB, FireWire y mini-DIN
Baby- AT
• Fue el estándar absoluto
• Mala circulación del aire, mucho cableado
• Clavijas DIN
LPX
• Ranuras de expansión paralelas a la placa
base
• Similar a las Baby -AT
Diseños propios
• IBM, Hewlett-Packard, etc.
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Placa base (mainboard) o (motherboard )
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Placa base
Zócalos o sockets
Lugar donde se instala la CPU o el
microprocesador. Durante más de 10
años consistía en una pastilla
cuadrada de plástico con más o
menos pines se introducía con
mayor o menor facilidad, desde la
aparición de los Pentium II este
panorama ha cambiado.
Actualmente enlos Pentium IV se
utiliza el Socket 775 y 939 .
Actualmente microprocesadores en
Slots (ranuras)
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Componentes
PGA
•386 y 486
•Inserción por presión
ZIF
•Zero Insertion Force,
•486,…… Pentium II y actualmente
Socket 7 “Super 7”, basados en ZIF
•AMD K6, Bus de 100 MHz
•Inserción de varios micros
Socket 370 o PGA 370
•Intel Celeron y Mendocino (con 128 K de Caché)
•Pentium III
Socket A, 478
•AMD K7 Athlon, AMD Duron
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Placa base
Componentes
Slot 1
Lugar donde se conectan los
Pentium (en ranuras o slot) o mas
bien para desenchufar a la
competencia. Es un invento de Intel.,
conviertiendo una arquitectura
abierta en un diseño propietario.
Este diseño produce la discordia
entre Intel y AMD, aunque ahora
actualmente son los mismos pero
cada uno gestiona su propia marca.
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Placa base
Componentes
Ranuras de memoria
Lugar donde se instalan la circuiteria
que conforman el banco de
memoria RAM del equipo. Los
módulos de memoria hani do
variando en tamaño, capacidad y
forma
SIMM
DIMM
RIMM
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Placa base
Componentes
Chipset de control
El "chipset" es el conjunto (set) de
chips que se encarga de controlar
determinadas funciones del
ordenador , como la forma en que
interacciona el microprocesador con
la memoria o la caché, o el control
de puertos PCI, AGP, USB….
De Intel
De SiS, ALI, VLSI y ETEQ
De Vía
ALI Aladdin Pro
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Placa base
Componentes
La BIOS (Basic Input-Output System)
Es un chip donde se encuentra el
programa que hace que cuando
arranque el equipo da soporte al
manejo de los dispositivos
denomindados entrada –salida
(Input-Ouput).
Ademas, la BIOS conserva ciertos
parametros: tipo de HD, fecha y hora
del sistema, etc., los cuales los
guarda enuna memoría CMOS, de
muy bajo consumo y que es
mantenida con una pila cuando
desconectamos el ordenador.
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Placa base
Slots para tarjetas de expansión
Son ranuras de plástico con
conectores eléctricos (slots) donde
se introducen las tarjetas de
expansión (tarjeta de video ,de
sonido, de red …..).
Componentes
Ranuras ISA
• 8 MHz, 16 MB /s
Ranuras Vesa Local Bus
• 40 MHz, 160 MB/s
Ranuras PCI
• 33 MHz, 133 MB/s
Ranuras ISA-PCI- AGP
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Placa base
Componentes
Memoria caché o caché externa
Es un tipo de memoria muy rápida
que se utiliza de puente entre el
micro y la memoria principal o RAM,
de tal forma que los datos más
utilizados se encuentren antes,
acelerando el rendimiento del
equipo.
Todos los microprocesadores desde
el 486 llevan una caché interna.
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Placa base
Componentes
Conectores externos
Se trata de los conectores para periféricos externos
Teclado
Puerto para
juegos
Puerto Paralelo
Puerto VGA
Puertos serie
Puerto para ratón
PS/2
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USB
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El microprocesador o CPU
El microprocesador o CPU
Es un chip electrónico que está
formado por muchos circuitos
integrados
Definición
Fases de una instrucción
Fletch
Lectura de información (carga)
ALU, operadores, registros
(acumulador)
UC,registros: CP, RI, FLAGS, MAR,DI
Decode
Interpretación de la información
Buses (dirección, control y datos)
Execut
Alimentación
Reloj del Sistema
Operaciones
Writeback
Almacenamiento de los resultados
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El microprocesador o CPU
Como opera
Ejecución de una instrucción (fase de búsqueda y de ejecución)
MEMORIA
CP
Dirección
MAR
Dirección
Dirección
Contenido
MDR
Dirección
Instrucción
Instrucción
IR
Instrucción
Instrucción
CP contador de programa
MAR, registro de direcciones
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Instrucción
MDR, registro de datos
IR, registro de instrucciones
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El microprocesador o CPU
Evolución
INTEL
Otros fabricantes
8086, buses de 8bits
AMD, AMD K7
8088 (XT), emulaban a 16 bits
Power PC d, IBM, Motorola
80286 (AT), 16 bits
80386, 32 bits; DX, SX
80486, 32 bits cn coprocesador
matemático y caché interna muy
rápida.
80586 o PENTIUM, PENTIUM
PRO, PENTIUM MMX, PENTIUM II,
PENETIUM III, PENTIUM 4 (GHz)
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La memoria
Todos los periféricos deben ser conectados a través de conectores
RAM (principal)
• Ramdom Access Memory
• DRAM y RAM estáticas
• RAM CMOS, guarda
información del chequeo inicial,
necesita una pila
• Módulos. SIMM, DIMM (70 a 10
HD,
• Externo
• Interno
Lectores/RW: CD, DVD,
nseg)
ROM-BIOS, fabricante, (principal)
Disquetes, cintas
• Read Only Memory
• Chequeo del sistema
Flash memory
Memoria Caché, agiliza las operaciones.
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La memoria
RAM
Lugar donde el ordenador guarda los datos o instrucciones en el momento
presente.
Matriz
Instrucciones
Datos
Registro de datos
BUS,
direcciones
Registro de
direcciones
MAR
Decodificador de
direcciones
Straps: líneas de activación
BUS, direcciones,
Salida instrucciones
(ROM)
BUS, datos
R/W
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Puertos de comunicación
Todos los periféricos deben ser conectados a través de algún conector, para
que tengan acceso al bus interno del ordenador.
Conectores particulares
• Los del ratón y teclado (mini
DIM
• USB, gran velocidad;
concentradores USB
• Inalámbricos (IR)
Puertos de comunicación
• Serie: COM1 y COM2Read Only,
USB
• Paralelos: LPT1 (cables cortos)
• FireWIRE (rápidos)
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Tarjetas de expansión
• Tarjeta de video o tarjeta gráfica
• Tarjeta de red
• Tarjeta de sonido
Ranuras de expansión.
Controladores. Funcionamiento
• Conexión a las ranuras de expansión
• Instalación del controlador
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Periféricos
Los periféricos permiten introducir y obtener información del ordenador
Entrada
Salida
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
•
• Monitor ( LCD (TFT), plasma).
Resolución 1024x768 o más
• Impresoras. Láser, chorro de
tinta, térmicas
Ratón
Teclado
Lectores de códigos
Escáner
Joystick
Lector de bandas magnéticas
Pantallas táctiles
Micrófonos
Cámaras digitales
Los del ratón y teclado (mini DIM
USB, gran velocidad;
concentradores USB
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Entrada/ Salida
• Lectores CD, DVD
• Flas Memory
• Modem-fax: (interno, externo);
bps, baudios
• ADSL , cable
• Tarjetas RDSI
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Sistemas de almacenamiento
Los sistemas de almacenamiento han evolucionado muchísimo en los cinco
últimos años
Magnéticos
• HD
• IDE 512 MB
• IDE avanzado GB
• SCSI varios GB
• Actuales ATA, 500 GB
• Floppy disk (disquetes)
• ZIP (100 MB)
• HD, externos (como un paquete de
tabaco), 1TB
• Cintas magnéticas
Magnéticos -ópticos
• Tecnología mixta
ÓPTICOS
• CD ROM, RW
• DVD (17 GB); DVD /RW
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