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UNIDAD I.

INTRODUCCIÓN A LA ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS.

OBJETIVO DE LA UNIDAD. Comprender en forma general como está constituida internamente una computadora, así como el funcionamiento de cada uno de sus elementos.

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¿Que es una computadora?

• Maquina electrónica que opera bajo el control de instrucciones almacendas en la memoria que puede:– Aceptar datos (input)– Manipular los datos de acuerdo a

reglas específicas (process)– Producir resultados (output)– Y guardar resultados para uso

futuro (storage)

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Componentes de la Unidad de Sistema

• La unidad del sistema– Caja que contiene

los componentes electrónicos de la computadora

– Puede ser plástico o de metal y proteje los componentes electrónicos de cualquier daño

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Componentes de la Unidad de Sistema

• Tarjeta madre (motherboard)• Unidad de Procesamiento Central• Memoria• Ranura de expansión (expansion slots)• Puertos (ports)• Conectores

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Representación digital de data

Bit = La unidad de información más pequeña se representa de forma digital: 0 y 1

– 0 – representa ausencia de carga eléctrica (apagado)– 1 – representa presencia de carga eléctrica (prendido)

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Sistema binario

• Representación electrónica de la data prendiendo y apagando circuitos

– Byte – combinación de 8 bits

– ASCII – Sistema más utilizado para representar data en las computadoras

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Medición de la memoria

• Se mide en bytes al igual que la capacidad de almacenamiento de otros elementos como los disquetes y los discos duros

• Kilobytes - 1000 caracteres

• Megabyte - un millón de bytes

• Gigabyte- un millón de millones de bytes

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MICROCIRCUITO

• CIRCUITO ELECTRONICO CONSTITUIDO DE COMPONENTES MINIATURIZADOS, BASE FUNDAMENTAL EN EL DISEÑO DE LAS COMPUTADORAS, EMPLEADAS COMO CHIPS EN LAS 80286, CUYA FUNCION MAXIMA ERA 16 BITS

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CIRCUITO INTEGRADO

Definición:

Es un circuito electrónico de varios componentes utilizado para realizar una función electrónica específica en una pequeña placa de silicio, Se combina por lo general con otros componentes para formar un sistema más complejo, esto permite mayor operatividad en la construcción y reparación de Computadoras

VENTAJAS:

Disminución del tamaño físico de las computadoras, menor consumo de energía, reducción del costo económico, y los porcentajes de error.

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MICROCONTROLADOR

• CIRCUITO INTEGRADO DE ALTA ESCALA DE INTEGRACION, QUE INCORPORA LOS ELEMENTOS QUE CONFIGURAN UN CONTROLADOR, CONSISTE EN UN SENCILLO Y COMPLETO COMPUTADOR, CONTENIDO EN UN CHIP INTEGRADO.

• DISPONE DE LAS SIGUIENTES COMPONENTES: CPU, RAM, ROM, LINEAS DE ENTRADA Y SALIDA, Y MODULOS PARA EL CONTROL DE PERIFERICOS Y GENERADOR DE IMPULSOS DEL RELOJ, QUE SINCRONIZAN EL FUNCIONAMIENTO DE TODO EL SISTEMA, ES UN COMPUTADOR COMPLETO EN UN CIRCUITO INTEGRADO.

• UN MICROCONTROLADOR ES UN MICROPROCESADOR OPTIMIZADO PARA SER USADO PARA CONTROLAR EQUIPOS ELECTRONICOS.

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Componentes de la unidad de sistema La tarjeta madre

• Circuito donde residen la mayor parte de los com ponentes electrónicos de la computadora

• Contiene varios tipos de “chips” (microprocesadores)

– Chip – material semiconductor, aprox. ½” cuadradra hecho de capas de circuitos y componentes

microscópicos que llevan señales electrónicas

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MEMORIA PRINCIPAL REGISTROS

MEMORIA AUXILIAR

E S

A L UU C

ESTRUCTURA DE Hw DE LA PC

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Arquitectura de von Neumann 

• La ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) fue la primera computadora electrónica de uso general en el mundo. Uno de los inconvenientes más grandes de la ENIAC era que tenia que ser programada manualmente mediante conmutadores y conectando y desconectando cables. El proceso de programación podría ser más fácil si el programa se representará en una forma adecuada para ser guardado en la memoria junto con los datos. Entonces, la computadora conseguiría sus instrucciones leyéndolas de la memoria, y se podría hacer o modificar un programa escribiendo en una zona de memoria.

• Esta idea conocida como concepto de programa almacenado, se atribuye a los diseñadores de la ENIAC, sobre todo al matemático John von Neumann. En 1946 von Neumann y colegas empezaron el diseño de la nueva computadora que llamaron IAS y terminada hasta 1952, siendo el prototipo de toda una secuencia de computadoras de uso general. Salvo raras excepciones, todas las computadoras de hoy día tienen la misma estructura general y funcionamiento que las máquinas de von Neumann

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La unidad de control de la IAS trae instrucciones de la memoria y las ejecuta una por una. La figura 1 muestra que tanto la unidad de control como la ALU contienen localidades de almacenamiento llamadas registros, definidos de la siguiente manera:

·        Registro Temporal de Memoria “Buffer” (MBR): Contiene una palabra que debe ser almacenada en memoria, o recibe una palabra procedente de la memoria.

·        Registro de Dirección de Memoria (MAR): Especifica la dirección de memoria de la palabra que va a ser escrita o leída en MBR.·        Registro de Instrucción (IR): Contiene el código de operación de la instrucción que se va a ejecutar.

·        Registro Temporal de Instrucción (IBR): Almacena temporalmente la instrucción contenida en la parte derecha de una palabra.

·        Contador de Programa (PC): Contiene la dirección de la siguiente pareja de instrucciones que se traerán de memoria.·        Acumulador (AC) Multiplicador Cociente (MQ): Se emplean para almacenar temporalmente operandos y resultados de operaciones de la ALU.

Virtualmente todas las computadoras se han diseñado basándose en los conceptos desarrollados por von Neumann. Tal diseño se conoce como Arquitectura de von Neumann y se basa en tres conceptos clave:

·        Los datos y las instrucciones se almacenan en una sola memoria de lectura - escritura.·        Los contenidos de esta memoria se direccionan indicando su posición, sin considerar el tipo de dato contenido en la misma.

·        La ejecución se produce siguiendo una secuencia de instrucción tras instrucción (a no ser que dicha instrucción se modifique explícitamente).