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ARQUITECTURA DE
COMPUTADORES
RENÉ AMDAN ORMEÑO.
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.
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.
Definiciones de: computador, arquitectura y
organización del computador
SALIDA
ENTRADA
PROCESO
Ingreso de Datos
Trabajo de la CPU
Dispositivos de
Entrada
Unidad Central de
Proceso
Entrega de
Resultados
Dispositivos de
Salida
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.
• 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.
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.
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.
• 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.
• 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.
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.
Unidad Central de Proceso
CPU
Unidad
Aritmética
Periféricos
De
Periféricos
Unidad de Control
Entrada
De
Salida
Memoria
Principal
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.
• Los microprocesadores CISC, al contrario,
tienen una gran cantidad de instrucciones y
por tanto son muy rápidos procesando
código complejo.
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.
• 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.
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.
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.
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.
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).
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.
Modelo
Velocidad
386
16-50Mhz
486
33-100Mhz
Pentium
66 - 200Mhz
Pentium MMX
200 - 350Mhz
Celeron
233 -350Mhz
Pentium II
233 - 450Mhz
K6
350 -450Mhz
Pentium III
450 -700Mhz
K7
450 -700Mhz
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.
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
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.
• 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.