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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 UNCONTROLADOR, CONSISTE EN UN SENCILLO Y COMPLETOCOMPUTADOR, CONTENIDO EN UN CHIP INTEGRADO.

• DISPONE DE LAS SIGUIENTES COMPONENTES: CPU, RAM,ROM, LINEAS DE ENTRADA Y SALIDA, Y MODULOS PARA ELCONTROL DE PERIFERICOS Y GENERADOR DE IMPULSOSDEL RELOJ, QUE SINCRONIZAN EL FUNCIONAMIENTO DETODO EL SISTEMA, ES UN COMPUTADOR COMPLETO EN UNCIRCUITO INTEGRADO.

• UN MICROCONTROLADOR ES UN MICROPROCESADOROPTIMIZADO PARA SER USADO PARA CONTROLAR EQUIPOSELECTRONICOS.

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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 primeracomputadora electrónica de uso general en el mundo. Uno de losinconvenientes más grandes de la ENIAC era que tenia que ser programadamanualmente mediante conmutadores y conectando y desconectando cables.El proceso de programación podría ser más fácil si el programa se representaráen una forma adecuada para ser guardado en la memoria junto con los datos.Entonces, la computadora conseguiría sus instrucciones leyéndolas de lamemoria, y se podría hacer o modificar un programa escribiendo en una zonade memoria.

• Esta idea conocida como concepto de programa almacenado, se atribuye a losdiseñadores de la ENIAC, sobre todo al matemático John von Neumann. En1946 von Neumann y colegas empezaron el diseño de la nueva computadoraque llamaron IAS y terminada hasta 1952, siendo el prototipo de toda unasecuencia de computadoras de uso general. Salvo raras excepciones, todas lascomputadoras de hoy día tienen la misma estructura general y funcionamientoque las máquinas de von Neumann

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

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

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

· Registro Temporal de Instrucción (IBR): Almacenatemporalmente la instrucción contenida en la parte derecha de unapalabra.

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

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

· Los datos y las instrucciones se almacenan en una solamemoria de lectura - escritura.· Los contenidos de esta memoria se direccionanindicando su posición, sin considerar el tipo de datocontenido en la misma.

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