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Conceptos básicos
de Computación
Arquitectura
Informática
Nota: Con autorización por escrito de la editorial, en esta presentación utilizamos material e imágenes del libro:
Beskeen, D.; Friedrichsen,L.; Eisner E.; Swanson, L. (2002) Introducción a la Informática con Microsoft
Office 2000 Libro Visual. México: International Thomson Publishing company
Arquitectura de las
computadoras



La arquitectura de la computadora se refiere al diseño y la
construcción del sistema.
La computadora es un dispositivo eléctrico electrónico que es
capaz de recibir información, procesarla, almacenarla y
proporcionar resultados.
La mayor parte de los componentes interiores son circuitos
integrados, llamados chips, microchips, etc. Un chip es una pieza
delgada de cristal, empaquetada con elementos microscópicos de
circuito, como conductores, transistores, capacitores y resistores.
Unidad Central de Procesamiento (CPU)

Es el lugar dónde se lleva acabo el procesamiento de
datos.

Es el conjunto de circuitos, dentro de una computadora,
que ejecuta operaciones aritméticas y lógicas e
instrucciones. Recibe instrucciones de la RAM y procesa
los datos que hay en dicha memoria
Vista interna de un CPU
Tarjeta principal (motherboard)

Los circuitos integrados se albergan en una tarjeta
de circuito llamada tarjeta principal, tarjeta madre o
tarjeta del sistema. Esta se conecta a dispositivos
periféricos con objeto de reunir las entradas y
producir las salidas.
Memoria RAM
(Simm o Dimm)
Microprocesador
Ranuras de expansión
Motherboard
Representación de datos



Digital: Trabaja con
números o dígitos
discretos.
Analógico: Datos de
variación continua.
Las computadoras
digitales representan los
datos con el sistema
binario .
Esquema de codificación

Las computadoras digitales emplean una gran diversidad de
esquemas de codificación para representar datos. El que use
la computadora depende de si los datos son numéricos o
caracteres.



Datos numéricos: Están formados por cifras que
representan cantidades y que se pueden emplear
en operaciones aritméticas.
Datos de caracteres: Formados por letras,
símbolos y números que no se van a usar en
operaciones aritméticas.
Un esquema muy común es: el código ASCII
ASCII:American Standard Code for
information Interchange

Es utilizado para el intercambio de información
entre dispositivos fabricados por diferentes
empresas. La versión extendida del código
utiliza 8 bits para manejar 255 caracteres
Tipos de Memoria
La memoria es la circuitería que guarda los datos y las
instrucciones de programa cuando no son trasladados de
un lugar a otro.
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Random Access Memory (RAM):
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



Es una memoria de acceso aleatorio, es temporal y almacena
instrucciones y datos antes y después de ser procesados.
En esta memoria se cargan los programas que está utilizando la
computadora, como por ejemplo, el sistema operativo, word, etc.
En esta memoria el usuario puede interactuar: escribir, borrar, etc.
Es volátil, cuando deja de suministrarse energía eléctrica pierde la
información almacenada.
Se mide en bytes.
Tipos de memoria
Memoria ROM:
• Es una memoria de solo lectura, contiene una serie de programas
grabados desde fábrica que el usuario no puede modificar.
• Los programas que esta memoria contiene ayudan a la computadora a
iniciarse cuando se enciende.
Memoria Virtual:
• Es la capacidad de una computadora para usar el almacenamiento en
disco a fin de simular la RAM. Permite que las máquinas sin suficiente
RAM trabajen programas grandes, manipulen grandes archivos de
datos y corran a la vez más de un programa.
Expansiones del sistema
Tarjeta de expansión
Puerto
Bus del
sistema
Ranuras para tarjetas
de expansión
Puerto
Cable
Expansión del sistema
Tipos de puertos:

Puerto paralelo

Puerto SCSI (Small Computer System Interface)

Puerto Serial (RS-232C)

Puerto MIDI (Musical Instrument Digital Interface)

Puerto USB (universal serial bus)

Ranura PCMCIA (Personal Computer Memory Card
International Association)
Puerto paralelo
Varias líneas de
direcciones
Puerto paralelo
8 líneas de datos
El cable paralelo
Puerto serial
El puerto serial
Una línea de datos
para la entrada de
datos
El cable serial
Una línea de datos
para la salida de
datos
Clasificación de las
computadoras





Tecnología.
Tamaño físico.
Costo.
Eficiencia.
En resumen, considerando los factores anteriores,
tenemos:
 Microcomputadoras.
 Minicomputadoras.
 Computadoras Centrales o principales (mainframes).
 Supercomputadoras.
Microcomputadoras






Microcomputadoras o computadoras personales (PC,
Personal Computer).
Su uso es en hogares, lugares pequeños o estaciones de
trabajo individuales.
Realiza algo más de 200 millones de operaciones por
segundo.
Las hay de escritorio o portátiles.
Plataformas en IBM y Macintosh compatibles (casi).
Compatibles: Computadoras que trabajan del mismo
modo, se interconectan, comparten software y datos y
usan los mismo periféricos.
Minicomputadoras




Algo mayores que las microcomputadoras.
Para tareas especificas.
Para negocios pequeños y medianos.
Realiza tareas para múltiples usuarios (10 o más):
 Usuarios con terminal (entrada-salida pero no para
procesamiento).
 Usuarios con PCs.
Minicomputadora
Usuario con
terminal
Computadoras centrales







También conocidas como
mainframes.
Rápidas, grandes y costosas.
Utilizadas por grandes empresas y
corporaciones, así como por el
gobierno.
Centralizan el almacenamiento,
procesamiento y administración de
grandes cantidades de datos.
Realiza tareas para múltiples usuarios
(100 o más).
Aún se utilizan donde se requiere
mucha confiabilidad, seguridad y
centralización de la operación.
Su administración y mantenimiento es
también costoso.
Unidad de sistema para
mainframe IBM S/390 G5
Supercomputadoras




Más grande, rápida y costosa (de 0.5 a 35 millones de
dólares).
Para solucionar problemas muy difíciles, desde predicción
del clima, modelado molecular y descifrado de claves, hasta
aplicaciones comerciales que requieren mover información
masivamente.
Velocidad de varios billones de instrucciones por segundo.
De 6 a 2048 procesadores.
Supercomputadora
Cray T3E
Dispositivos periféricos
Clasificación:
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Dispositivos de entrada

Dispositivos de salida

Dispositivos de E-S
Dispositivos de entrada:
Todo aquél dispositivo que introduce información a
la computadora, por ejemplo:








Teclado
Mouse
Joy stick
Pluma óptica
Tarjeta digitalizadora
Scanner
Monitor sensible o touch screen
Unidades de almacenamiento (cuando se lee)
Dispositivos de salida:
Todo aquél dispositivo que saca información
de la computadora, por ejemplo:







Monitor
Casco virtual
Impresora
Graficador
Plotter
Bocinas
Unidades de almacenamiento (cuando se escribe)
Impresora
Scanner
Equipo
virtual
Unidad de disco
compacto
Tarjeta
digitalizadora
Dispositivos de E-S

Unidades de almacenamiento: magnético





Unidad de disco flexible
Unidad ZIP
Unidad de cinta magnética
Unidad de disco duro
1
2
3y
1
4
Unidades de almacenamiento: óptico


Unidad de DVD
digital video disc
Unidad CD-ROM y CD-RW
CD-Read Only Memory y CD-ReWriter
5
Generaciones de
las computadoras
Generación uno: Tubos al vacío o bulbos
1940-1952
Se caracterizan por su gran tamaño y
complejidad, uso de tubos al vacío o
bulbos como medio de conducción de
energía para incrementar la velocidad
de cálculo hasta 300 multiplicaciones
por segundo. El inconveniente de esta
generación fue el sobrecalentamiento,
por lo que se le adaptó un sistema de
enfriamiento. Sus tareas involucraban
procesamiento de censos, bases de
datos, cálculos financieros entre otras.
Generación dos: formada por transistores
1952-1964
Se constituye por el uso de
transistores, sustituyendo al bulbo.
El transistor aceleró el cálculo y
disminuyó
el
tamaño
de
las
computadoras y el consumo de
energía eléctrica. El software que
acompaño a estas máquinas fueron
el Fortran, Cobol, y Algol.
Generación tres: compuestos por chips
1964-1981
El avance principal en esta generación
es la incorporación del circuito
integrado. El cual se define como la
integración
de
transistores,
resistencias, condensadores y diodos
en una misma placa . Se reduce
ampliamente su tamaño y se
renombran como microcomputadoras.
Surgen las redes computacionales,
pudiendo conectar dos o más
computadoras entre sí para compartir
recursos y datos. Aparece el Basic
como lenguaje de programación.
Generación cuatro: Miniaturización
El desarrollo del microprocesador fue
fundamental para desarrollar a esta
generación.
Al microprocesador se le define como
el conjunto de circuitos integrados en
un solo componente, capaz de realizar
las funciones de una computadora.
Surgen las redes neuronales, la
inteligencia artificial, multimedia,
realidad virtual, etc.
Bill Gates y Paull Allen fundan
Microsoft. En 1976 Steve Wozniak y
Steve Jobs crean Apple.
Generación cinco

La quinta generación o mejor conocida como
inteligencia artificial se da en el año de 1983,
hasta el día de hoy, se emplea la robótica que es
algo así como un sistema de computación híbrido
que realiza operaciones físicas y de cálculo
también están los sistemas expertos que sirven para
ayudar a la resolución de problemas.
También tenemos las redes de comunicaciones:

LAN - Local Area Network
WAN - Wide Area Network
BBN - Back Bone Network
MAN - Metropolitan Area Network
Unidades de
almacenamiento
Medida de la información
1 bit = 1 caracter
1 caracter = 8 bytes (0 ó 1, sistema binario)
1 bit es la unidad mínima de memoria o almacenamiento
850 MB = 850 millones de bytes = 225,000 páginas de
texto aprox.
Almacenamiento magnético





Las tecnologías de almacenamiento de disco duro, disco
flexible y cinta, se clasifican como almacenamiento magnético.
Los datos se almacenan al magnetizar partículas
microscópicas en la superficie del disco o la cinta.
Los datos almacenados magnéticamente, pueden ser
modificados por campos magnéticos, polvo, moho, partículas
de humo, calor, etc.
La escritura se realiza a través de una unidad de disco flexible
que está integrada en la computadora, la cual cuenta con dos
cabezas, una de lectura y otra de escritura
Sus usos más frecuentes :
• Respaldo de datos
• Transferencia de archivos
• Instalación de nuevos programas
Disco duro:
•Es el principal dispositivo de almacenamiento interno.
•Consta de discos metálicos sobre un eje que les permite
girar un disco. Los discos (platters) están elaborados de
compuestos de vidrio, cerámica o aluminio, cubiertos por
partículas de óxido magnético
•El tamaño y capacidad de los discos duros ha
evolucionado dramáticamente, así como sus dimensiones
y peso.
CD-ROM (Compac Disc-Read Only Memory)
Disco compacto de memoria de sólo lectura
•Es un dispositivo de almacenamiento óptico, grabación y lectura de
datos mediante rayos láser, el cual guarda grandes volúmenes de
información, más de 680 Mb.
•Las unidades de CD accesaban 150 Kb. de datos por seg. La
siguiente generación aumentó al doble la velocidad de transferencia
de datos, y se denominó 2X, éstas aumentan constantemente, por lo
que una unidad de 24X transfiere 24X150Kb ó 3600 Kb. por
segundo.
DVD: Digital Video Disc
El aspecto externo de un DVD es similar al de un CD-ROM. (12
mm. de espesor y 120 mm. de diámetro). La diferencia radica en su
capacidad de almacenamiento, que van de 4.5 a 17 Gigabytes. Esto
es posible a que las pistas de grabación de los datos son mas
estrechas y posee una capa doble en cada una de sus caras.
Esta gran capacidad ha revolucionado el almacenamiento de la
información, al darle el uso de almacenamiento de películas con una
excepcional calidad, videojuegos y almacenamiento de software.
Están ya en el mercado las unidades DVD-RW las cuales permiten
respaldar grandes volúmenes de datos.
Discos ZIP
Existen una gran capacidad de discos ópticos que se
diferencian entre si en tamaño y capacidad. Entre las más
conocidos están las unidades Iomega, con capacidades de
100 y 250 megabytes y las unidades Jazz de 1 a 2 discos.
Recientemente esta firma sacó al mercado unidades de
almacenamiento portátil de 20 Gigabytes
Unidades USB
Debido a la gran velocidad que el puerto USB ofrece se han creado
unidades de almacenamiento especiales usando esa cualidad,
dichas unidades son memorias del tipo FLASH de uso rápido,
llamadas convencionalmente “sticks”, existen varias capacidades :
•16Mb
•32Mb
•64Mb
•128Mb
•256Mb
•512Mb
•1Gb
Unidades alternativas
Existe una variedad de unidades posibilitadas para
realizar almacenamiento, los ejemplos más claros son:
iPod hasta 40Gb de memoria
Discos duros portátiles hasta 40 Gb de memoria
PDA’s
Cámaras digitales