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Arquitectura y Ensamblaje de
Computadores
Semana 01
Presentación
Profesor: Julio César Ramírez Leyva
[email protected]
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Mantenimiento Preventivo y Correctivo de
Computadoras.
Los trabajos siempre son IMPRESOS.
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
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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
ENTRADA
PROCESO
SALIDA
Ingreso de Datos
Trabajo de la CPU
Entrega de
Dispositivos de
Unidad Central de
Proceso
Resultados
Entrada
Dispositivos de
Salida
Generación de Computadores
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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
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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.
LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO
El microprocesador de la CPU está formado por:
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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);
Una serie de registros donde se almacena
información temporalmente, y,
Una unidad de control que interpreta y ejecuta las
instrucciones.
¿ Como se entera de lo que el
usuario desea ?

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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.
El usuario lo hace a traves de
alguna
plataforma
operativa
(Windows, Linux)
Elementos componen el
Microprocesador

Unidad de control: controla el funcionamiento de

Unidad aritmético-lógica (ALU): encargada de

Registros: proporcionan almacenamiento interno a

Interconexiones CPU: Son mecanismos que
la CPU y por tanto del computador.
llevar a cabo las funciones de procesamiento de
datos del computador.
la CPU.
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
¿ Como se mide la velocidad ?
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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.
¿ Como viaja la información ?
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La información viaja utilizando los
buses.
Los buses "Son cada una de líneas
metálicas de los circuitos impresos,
por aquí circula todo tipo de
información, que va de un dispositivo
a otro"
¿ Como viaja la información ?
Buses
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Son caminos de comunicación entre 2 o
mas dispositivos
Usualmente de transmisión
Frecuente agrupados
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Un número de canales en un bus
ejm. Bus de datos de 32 bit son 32 líneas del
bus
Processor
Input
Control
Datapath
Memory
Output
Tipos de Buses
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Bus de Sistema (Procesador-Memoria)
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Corto y alta velocidad
Solo necesita emparejar con la memoria
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Maximiza el ancho de banda procesador-memoria
Conectado directamente al procesador
Optimizado por transferencia de bloques de cache
Bus I/O (estándar industrial)
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Usualmente largo y lento
Necesita empatar un amplio rango de dispositivos I/O
Conectado al bus del procesador-memoria.
Características
La capacidad de rendimiento de un BUS viene
determinada por 3 parámetros:

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Ancho del BUS: numero de líneas en paralelos
por las que se transmiten la info. Puede ser de 816-32-64 bits o incluso de 128 para las tarjetas de
video.
Frecuencia del BUS: la frecuencia de reloj con
el que el BUS trabaja (MHz).
Velocidad de transmisión del BUS: MB que se
pueden transmitir por segundo.
Memoria Cache
• El intercambio de datos entre la CPU y la memoria RAM es una
de las tareas que se hacen con mayor frecuencia.
• Dado que la RAM es mucho más lenta que la CPU se ha
incorporado a la CPU y a la Motherboard, un circuito de
memoria Caché, la cuál es una memoria de alta velocidad. Esta
es una de las cosas que mejora el desempeño del sistema en
general.
• La memoria Caché es un circuito de memoria de alta velocidad
en el que se almacenan bloques de instrucciones del programa
en ejecución y un bloque de datos del conjunto de datos que se
utilizó por ultima vez, de forma que la siguiente vez que se
necesiten estos datos, se toman directamente de esta memoria.
Tipos de Memoria Cache
Existen dos tipos:

Cache de Primer Nivel (Level 1)
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
Ubicada dentro del procesador
Divida en dos partes. Para datos y para instrucciones
Utilizada únicamente por el procesador
Cache de Segundo Nivel (Level 2)



Ubicada por fuera del procesador (en la placa madre)
Mantiene los últimos datos utilizados y esta en contacto
permanente con la memoria RAM.
Es de uso general para las diferentes aplicaciones (software)
que maneja el computador.
Memoria Caché: Funcionamiento
• Cuando un programa está ejecutándose y la CPU necesita ir
a traer datos (o más instrucciones) a la RAM, primero
verifica que los datos estén en la memoria caché.
• Si no los encuentra en la caché, traerá una copia de esos
datos de la RAM a la CPU y también realizará una copia en
la memoria caché.
• La próxima vez que los necesita, los irá a buscar a la
memoria caché, de donde los podrá extraer más
rápidamente.
• El último bloque de datos leído desde la RAM también se
copia en la memoria caché. Este bloque es, con mucha
probabilidad, el mismo que se necesitará en la próxima
lectura de datos.
Esquena de utilización de la memoria caché