INTRODUCCION

Es muy interesante recordar que a todos nos gusta lo pequeño y rápido en cuanto a

computadoras, siempre buscamos dispositivos de E/S, memorias RAM, procesadores y muchas

cosas que sean pequeñas y si no son las mejores, unos muy buenos.

A lo largo de los años la tecnología ha aumentado, y claramente sabemos que la capacidad

de a computadora de hoy no es la que fue ayer, y poco a poco con la lectura nos damos cuenta de

algunos “antepasados” que hemos escuchado mencionar y otro que en nuestra “niñez” tuvimos la

oportunidad de conocer.

A continuación se dará a mostrar una visión general de la estructura y funcionamiento de

los computadores. Luego se tratara el tema de prestaciones, la consideración de la necesidad de

equilibrar los recursos de un computador nos da la necesidad de equilibrar los recursos de un

computador.

HISTORIA DE LOS COMPUTADORES

La primera generación: Los tubos del vacio

ENIAC fue el primer computador electrónico con propósito general en el mundo.

El ENIAC es una máquina decimal y no binaria. Los números estaban representados en forma

decimal y la aritmética se realizaba también en el sistema decimal. Su memoria consistía en veinte

acumuladores, cada uno de ellos capaz de contener un número decimal de diez dígitos, cada digito

estaba representado

Por un anillo de diez tubos de vacío. En un momento dado, solo uno de los tubos estaba en estado

ON. Representado uno de los diez dígitos. Uno de los mayores inconvenientes del ENIAC era que

tenía que ser programado manualmente mediante conmutadores, conectando desconectando cables.

LA MAQUINA DE VON NEUMANN

La tarea era cargar y modificar programas para el ENIAC era extremadamente tedioso. El proceso

de programación sería más fácil si el programa se representara de forma adecuada para ser guardado

en una memoria junto a los datos. Entonces un computador podría conseguir sus instrucciones

leyéndolas en la memoria, y se podría hacer o modificar un programa colocando los valores en una

zona de memoria. Esto se conoció como concepto de programa-almacenado.

El diseño de un nuevo computador de programa-almacenado, que llamaron IAS este es el prototipo

de una serie de computadores de propósito general:

Una memoria principal que almacena tanto datos como instrucciones.

Una unidad aritmético-lógica (ALU) capaz de hacer operaciones con datos binarios.

Una unidad de control que interpreta las instrucciones en memoria y provoca la ejecución.

Un equipo de entrada y salida (E/S) dirigido por la unidad de control.

Salvo raras excepciones, todos los computadores tienen

Hoy en día la misma estructura general y funcionamiento que la indicada en las maquinas de Von

Neumann han cambiado para ajustarse más a las necesidades actuales.

La unidad de control dirige el IAS captando instrucciones de la memoria y ejecutando una a una.

Tanto en la unidad de control como la ALU contiene posiciones de almacenamiento, llamados

registros definidos d la siguiente manera:

Registro temporal de Memoria

Registro de dirección de memoria

Registro de instrucción

Registro temporal de instrucción

Contador de programas.

Acumulador y multiplicador del cociente.

Todas estas operaciones están controladas por circuitos electrónicos y dan lugar al uso de caminos

de datos. Para simplificar la electrónica, se usa solo un registro para especificar la dirección en

memoria para lectura y escritura, y un solo registro para fuente y destino.

Las instrucciones se pueden agrupar en los grupos siguientes:

Transferencia de datos

Salto condicional

Salto incondicional

Aritmética

Modificación de direcciones

Segunda generación: los transistores

Vino la sustitución de los tubos de vacio por los transistores. El transistor es más pequeño, mas

barato, disipa menos el calor y puede ser usado de las mismas formas que los tubos del vacío.

Mientras que el tubo de vacio requiere cables, placas de metal, una capsula de cristal y vacío, el

transistor es un dispositivo de estado sólido, hecho con silicio.

El uso de los transistores marca la segunda generación de computadores. La clasificación de los

computadores en generación basándoles en la tecnología hardware empleada fue ampliamente

aceptada. Cada nueva generación se caracteriza por la mayor velocidad, mayor capacidad de

memoria y menor tamaño que la generación anterior.

Otro cambio fue que se introdujeron unidades lógicas y aritméticas y unidades de control más

complejas, el uso de lenguajes de programación de alto nivel y se proporciono un software del

sistema en el computador.

La tercera generación: los circuitos integrados

A un transistor simple y auto contenido se le llama componente directo. Los componentes discretos

se fabrican separadamente, encapsulados en sus propios contenedores, y soldados o cableadas

juntos en tarjetas de circuitos en forma de panel, que eran instalados en computadores y otros

equipos electrónicos.

En 1958 ocurrió algo que revoluciono la electrónica y comenzó la era de la microelectrónica: la

invención del circuito integrado.

Desde los comienzos de la electrónica digital y la industria de computadores, ha habido una

tendencia persistente y consistente hasta la reducción del tamaño de los circuitos electrónicos

digitales.

Elementos de un computador básico

Proporcionado por celdas de memoria

Procesamientos de datos

Trasferencias de datos

Últimas generaciones

Se dice que la cuarta y quinta generación, es basada en los avances de la tecnología de los circuitos

integrados.

Con el avanza de la tecnología, la rápida introducción de los nuevos productos y la importancia de

software y de las comunicaciones así como del hardware.

DISEÑO BUSCANDO MEJORES PRESTACIONES

Año tras año, el precio de las computadores continúa cayendo dramáticamente, mientras que las

prestaciones y la capacidad de estos sistemas sigue creciendo.la continua revolución tecnológica, ha

habilitado ha habilitado el desarrollo de una sorprendente complejidad y potencia.

Velocidad del procesador:

Lo que le da a la Pentium y PowerPC esa increíble potencia es la persecución sin descanso del

incremento de velocidad por parte de los fabricantes del procesador.

En los chips de memoria, se ha cuadruplicado cada tres años la capacidad de las memorias

dinámicas de acceso aleatoria y esta sigue siendo la tecnología básica de la memoria principal de los

computadores actuales.

Pero la velocidad bruta del procesador no alcanzara su potencial al menos que se alimente con un

flujo constante de trabajo en forma de instrucciones. Cualquier cosa que se interponga en el camino

de ese flujo limita la potencia del procesador.

Equilibrio de prestaciones

Mientras que la velocidad del procesador ha crecido con increíble rapidez, otros componentes

esencial es del computador no lo han hecho tan rápido. El resultado de esto es que hace falta prestar

atención al equilibrio de las prestaciones: ajustar la organización y la arquitectura para compensar

las desigualdades de capacidad entre los distintos componentes.

El problema creado por tales desigualdades no es de ninguna manera más grave que en la interfaz

entre el procesador y la memoria principal. Mientras la velocidad del procesador y de la memoria ha

crecido rápidamente, la velocidad con la que los datos pueden ser transferidos entre la memoria

principal y el procesador ha quedado dramáticamente retrasado, y este es el camino más importante

del procesador.

La interfaz entre el procesador y la memoria principal es el camino más importante de todo el

computador, ya que es el responsable de llevar el constante flujo de instrucciones y datos entre los

chips de memoria y el procesador. Si la memoria o interfaz n logran mantener de las insistentes

demandas del procesador, este se estanca en una posición de espera y se pierde así tiempo de

procesamiento valioso.

Hay varias maneras de que una arquitectura puede atacar este problema, y todas se reflejan en

diseños de computadoras contemporáneos:

Incrementar el número de bits que se recupera de una sola vez haciendo las DRAM mas

<<anchas>> en lugar de mas <<profundas>> utilizando buses de datos más anchos.

Cambiar la interfaz DRAM para hacerla más eficiente, incluyendo un cache u otro esquema

de almacenamiento temporal en el chip DRAM.

Reducir la frecuencia del acceso a memoria incorporando, entre el procesador y la memoria

principal, una cache cada vez más complejas y eficientes. Esto excluye la incorporación de

una o más caches en el chip del procesador así como una cache fuera del chip cerca del

procesador.

Incrementar el ancho de banda entre el procesador y la memoria usando buses de más alta

velocidad y una jerarquía de buses para almacenar y estructurar el flujo de datos.

Conforma los computadores se hacen mas rápidos y potentes, se desarrolla aplicaciones más

sofisticadas que se apoyan en el uso de periféricos con demandas intensivas de E/S.

MEJORAS EN LA ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE CHIPS

Además de tener en cuenta de equilibrar las prestaciones del procesador con la memoria principal,

hay que recordar que persiste la necesidad de aumentar la velocidad del procesador. Hay tres formas

de conseguir incrementar la velocidad del procesador:

Incrementar la velocidad del hardware del procesador: esto se consigue fundamentalmente

disminuyendo el tamaño de las puertas lógicas del chip del procesador, de forma que se

puedan encapsular más puertas, más cercanas y así incrementar la frecuencia del reloj. Con

las compuertas mas juntas, el tiempo de propagación de las señales se reduce

significativamente, haciendo posible un aumento de la velocidad del procesador. Un

incremento de la velocidad del reloj implica que las operaciones individuales se ejecuten

más rápidamente.

Incrementar el tamaño y la velocidad de las caches interpuestas entre el procesador y la

memoria principal. En particular, dedicando una parte del chip del procesador a la cache, el

tiempo de acceso de la cache disminuye considerablemente.

Haciendo cambios en la organización y arquitectura del procesador de forma que se

incremente la velocidad efectiva de la ejecución de una instrucción. Usualmente, esto

implica utilizar paralelismo de una forma u otra.

La organización interna de los procesadores actuales es excesivamente compleja y se puede

conseguir mucho paralelismo fuera del conjunto de instrucciones.

Sin embargo, fiarse simplemente del aumento de la velocidad de reloj para aumentar prestaciones

lleva al problema de la disipación de potencia, cuanto mayor sea la velocidad del reloj, mayor será

la potencia que hay que disipar, y se pueden alcanzar algunos límites físicos básicos.

COMPARACION DE LA EVOLUCION DEL PENTIUM Y POWER PC

Pentium

Intel ha sido uno de los fabricantes de microprocesadores durante décadas, una posición que no

parece probable que abandone. La evolución de su microprocesador más representativo es un buen

indicador de la evolución de la tecnología de computadores en general.

Power PC

En 1975, el proyecto minicomputador 802 de IBM fue el primero en muchos de los conceptos de

arquitectura usados en los sistemas, tenían una maquen súper escalar RISC comercializa como un

estación de trabajo de altas prestaciones, poco después de su introducción, IBM comenzó a llamarla

tecnología power.

Como siguiente paso, IBM se alió con Motorola, que había desarrollado las series 69000 de

microprocesadores, y Apelle, que estaba el chip de Motorola en sus computadoras Macintosh. El

resultado es una serie de maquinas que implementan la arquitectura Power PC. Esta arquitectura

deriva de la arquitectura Power. Se hicieron cambios para agregar características clase que no

estábamos y para permitir una implementación más eficiente eliminando algunas instrucciones y

relajando la especificación para eliminar casos especialmente problemáticos-