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Arquitectura de un ordenador.

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INTRODUCCIN, LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO , LA MEMORIA , BUSES DEL SISTEMA , ENTRADA Y SALIDA , CONCLUSIONES, BIBLIOGRAFA.

Agregado: 29 de AGOSTO de 2000 (Por ) | Palabras: 2817 | Votar! | Sin Votos | Sin comentarios | Agregar Comentario
Categoría: Apuntes y Monografas > Computacin > Varios >
Material educativo de Alipso relacionado con Arquitectura ordenador
  • La Arquitectura: Prehistorica, Mesopotamica, Persa, Egipcia, Griega, Troyana, Romanica, Pleocristiana, Bizantina, Romana, Gotica, Renacentista,
  • Evolucin de la boveda.: La boveda romana, la bveda en la arquitectura romana, la bveda romnica, La bveda en el romnico, La creacin del arco apuntado, La bveda en el gtico.
  • Historia de la arquitectura.: Arquitectura primitiva megaltica. Arquitectura primitiva actual. Meosopotamia y Asiria. Fenicia y Palestina. Persia. Grecia. Arte grecorromano.

  • Enlaces externos relacionados con Arquitectura ordenadornalga

    Arquitectura de un Ordenador

     

    1. INTRODUCCIN. $

    1.1. Presentacin y definiciones.

    1.2 Evolucin de los computadores

    La era electrnica de los ordenadores

    Generaciones de ordenadores

    2. LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO $

    2.1. Funciones que realiza

    3. LA MEMORIA $

    3.1. Funciones que realiza

    3.2. Organizacin

    Jerarqua de la memoria

    Clasificacin de las memorias

    4. BUSES DEL SISTEMA $

    3.1. Funciones que realiza

    3.2. Estructuras de interconexin

    EL BUS XT y EL BUS ISA

    BUS MICRO CHANNEL

    EISA

    LOCAL BUS

    PCI

     

    5. ENTRADA Y SALIDA $

    4.1. Funciones que realiza

    4.2. Dispositivos externos

    4.3. Uso de interrupciones

    4.4. Tipos

    Dispositivos de entrada

    Dispositivos de Entrada/Salida

    Dispositivos de salida

    6. CONCLUSIONES $

    7. BIBLIOGRAFA $

     

     

    1. INTRODUCCIN
    2.  

      1. Presentacin y definiciones
      2. Este trabajo ha sido elaborado por 4 alumnos de 1 de Bachillerato: Javier Cubillo, J. Manuel Lzaro, Maykel Miguel y Gonzalo Cascn. Esperamos que resulte interesante para todo aquel que lo lea y as mismo sea bien valorado.

        Antes de nada, es conveniente aclarar dos conceptos bsicos para entender mejor el tema que vamos a abordar:

        Un ordenador es un dispositivo electrnico capaz de recibir un conjunto de instrucciones y ejecutarlas realizando clculos sobre los datos numricos.

        La arquitectura de los ordenadores es el estudio de la estructura, funcionamiento y diseo de los mismos. Va referido, sobre todo aspectos de hardware, pero tambin afecta a algunas cuestiones de software.

      3. Evolucin de los computadores
        • La era electrnica de los computadores

        Los computadores envasados en elementos mecnicos planteaban ciertos problemas:

        La velocidad de trabajo estaba limitada a la inercia de las partes mviles.

        La transmisin de la informacin por medios mecnicos (engranajes, palancas, etctera.) era poco fiable y difcilmente manejable.

        Los computadores electrnicos salvan estos inconvenientes ya que carecen de partes mviles y la velocidad de transmisin de la informacin por mtodos elctricos no es comparable a la de ningn elemento mecnico.

            • Generaciones de ordenadores

        1 generacin: (1946-1955) Computadores basados en vlvula de vaco que se programaron en lenguaje mquina o en lenguaje ensamblados.

        2 generacin: (1953-1964) Computadores de transistores. Evolucionan los modos de direccionamiento y surgen los lenguajes de alto nivel.

        3 generacin: (1964-1974) Computadores basados en circuitos integrados y con la posibilidad de trabajar en tiempo compartido.

        4 generacin: (1974- ) Computadores Que integran toda la CPU en un solo circuito integrado (microprocesadores). Comienzan a proliferar las redes de computadores.

         

        1. LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO
          1. Funciones que realiza

          La Unidad central de proceso o CPU, es un circuito microscpico que interpreta y ejecuta instrucciones. Se ocupa del control y el proceso de datos en los ordenadores. La CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un nico trozo de silicio que contiene millones de componentes electrnicos. La CPU se comunica a travs de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus. El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por ejemplo, un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un monitor o una impresora).

        2. LA MEMORIA
          1. Funciones que realiza
          2. La memoria de un computador se puede definir como los circuitos que permiten almacenar y recuperar la informacin. En un sentido ms amplio, puede referirse tambin a sistemas externos de almacenamiento, como las unidades de disco.

            Cada vez se requiere cada vez ms memoria para poder utilizar los nuevos programas.

             

            3.2. Organizacin

            • Jerarqua de memoria

            En un ordenador hay una jerarqua de memorias atendiendo al tiempo de acceso y a la capacidad. Se puede establecer la siguiente jerarqua:

            • Registros de procesador: Los registros tienen un tiempo de acceso muy pequeo y una capacidad mnima (1 a 8 bytes).
            • Registros intermedios: tienen un tiempo de acceso muy breve y muy poca capacidad.
            • Memorias cach: Son memorias de pequea capacidad. Normalmente una pequea fraccin de la memoria principal y pequeo tiempo de acceso.
            • Memoria central o principal: Tiene un tiempo de acceso relativamente rpido y gran capacidad.
            • Extensiones de memoria central: El tiempo de similar y su capacidad puede ser algunas veces mayor.
            • Memorias de masas o auxiliares: suelen tener gran capacidad pero pueden llegar a tener un tiempo de acceso muy lento

             

                • Clasificacin de las memorias

            Las memorias se clasifican, por la tecnologa empleada y, segn la forma en que se puede modificar su contenido. Las memorias se clasifican en dos grandes grupos:

            1) Memorias RAM: Son memorias en las que se puede leer y escribir, (Random access memory). Por su tecnologa pueden ser de ferritas o electrnicas. Para entendernos, podramos decir que es la memoria que utiliza el ordenador para funcionar.

            2) Memorias ROM: (Read 0nly Memory): Son memorias en las que slo se puede leer. La informacin guardada en la ROM no pude ser cambiada por el usuario. En la ROM se guardan los bios que son los archivos necesarios para que arranque el ordenador.

             

            1. BUSES DEL SISTEMA
              1. Funciones que realiza
              2. El bus se puede definir como un conjunto de lneas conductoras de hardware utilizadas para la transmisin de datos entre los componentes de un sistema informtico. Un bus es una ruta que conecta diferentes partes del sistema, como el microprocesador, la controladora de unidad de disco, la memoria y los puertos de entrada/salida, para permitir la transmisin de informacin.

                En el bus se encuentran dos pistas separadas, el bus de datos y el bus de direcciones. La CPU escribe la direccin de la posicin deseada de la memoria en el bus de direcciones accediendo a la memoria, teniendo cada una de las lneas carcter binario. Es decir solo pueden representar 0 o 1 y de esta manera forman conjuntamente el nmero de la posicin dentro de la memoria (es decir: la direccin)

                 

              3. Estructuras de interconexin

            Existen dos estructuras de operaciones Entrada/Salida que tienen que ver con los buses, son: el bus nico y el bus dedicado.

            El bus dedicado trata a la memoria de manera distinta que a los perifricos (utiliza un bus especial) al contrario que el bus nico que los considera a ambos como posiciones de memoria. Este bus especial que utiliza el bus dedicado tiene 4 componentes fundamentales:

            • Datos: Intercambio de informacin entre la CPU y los perifricos.
            • Control: Lleva informacin referente al estado de los perifricos (peticin de interrupciones).
            • Direcciones: Identifica el perifrico referido.
            • Sincronizacin: Temporiza las seales de reloj.

            La mayor ventaja del bus nico es su simplicidad de estructura que le hace ser ms econmico, no permite que se realice a la vez transferencia de informacin entre la memoria y el procesador y entre los perifricos y el procesador.

            El bus dedicado es mucho ms flexible y permite transferencias simultneas. Su estructura es ms compleja y por tanto sus costes son mayores.

                • EL BUS XT y EL BUS ISA (AT)

            En 1980 IBM fabric su primer PC. En ese PC coloc un bus de expansin XT que funcionaba a una velocidad de 4.77 Mhz. El ancho de banda de ese bus era de 8 bits.

            Posteriormente se dise el bus AT, que en relacin con el bus de datos, tena finalmente 16 bits (ISA),

            Era compatible con su antecesor. Tambin se ampli el bus de direcciones, concretamenta hasta 24 bits.

            Se aument la velocidad de cada una de las seales de frecuencia, de manera que toda la circulacin de bus se desarrollaba ms rpidamente. De 4.77 Mhz en el XT se pas a 8.33 Mhz . Tena una velocidad de transferencia mxima de 8 Mbps.

                • BUS MICRO CHANNEL (MCA)

            El diseo MCA (Micro Channel Arquitecture) permita una ruta de datos de 32 bits, ms ancha y una velocidad de reloj ligeramente ms elevada de 10 Mhz, con una velocidad de transferencia mxima de 20 Mbps.

            Pero lo que es ms importante el novedoso diseo de bus de IBM incluy un circuito de control especial a

            Cargo del bus, que le permita operar independientemente de la velocidad e incluso del tipo del microprocesador del sistema.

            El inconveniente era que la arquitectura de IBM era totalmente incompatible con las tarjetas de expansin

            que se incluyen en el bus ISA. Esto se deba a que los conectores de las tarjetas de expansin MCA eran ms pequeos que las de los buses ISA.

                • EISA (Extended ISA)

            El principal rival del bus MCA fue el bus EISA (1987-1988), que tambin estaba basado en la idea de controlar el bus desde el microprocesador y ensanchar la ruta de datos hasta 32 bits. EISA mantuvo compatibilidad con las tarjetas de expansin ISA ya existentes lo cual le oblig a funcionar a una velocidad de 8.33 Mhz.

            En una mquina EISA, puede haber al mismo tiempo hasta 6 buses principales con diferentes procesadores centrales y con sus correspondientes tarjetas auxiliares.

            En este bus hay un chip que se encarga de controlar el trfico de datos sealando prioridades para cada posible punto de colisin o bloqueo mediante las reglas de control de la especificacin EISA. Este chip acta en la CU como un controlador del trfico de datos.

            A pesar de ser mejor que los anteriores, este bus no lleg a sustituirlos porque los sistemas que disponan de l eran de mayor coste y en aquellos tiempos no se necesitaba ms velocidad de la que los otros ofrecan.

             

                • LOCAL BUS

            Al contrario que con el EISA, MCA y PCI, el bus VL no sustituye al bus ISA sino que lo complementa. (se acopla directamente en la CPU)

            Un PC con bus VL dispone para ello de un bus ISA y de las correspondientes ranuras para tarjetas de ampliacin. En un Pc con Bus VL puede haber una, dos e incluso tres ranuras de expansin

            El VL es una expansin homogeneizada de bus local, que funciona a 32 bits, pero que pude realizar operaciones a 16 bits.

            VESA present la primera versin del estndar VL-BUS en agosto de 1992. La aceptacin por parte del mercado fue inmediata. La velocidad con este tipo de buses depende del nmero de conectores, cuanto ms hay mayor es la velocidad. La mejor combinacin de rendimiento y funciones se da a 33 Mhz.

            Aos ms tarde se cre la versin 2.0 Este bus funcionaba a 64 bits y adems mantena toda la compatibilidad con el VL-BUS. Constaba hasta de 3 ranuras a 40 Mhz y dos a 50 Mhz.

             

                • PCI (Peripheral Component Interconnect)

            (Este es el bus que se usa en la actualidad) El bus PCI, (interconexin de los componentes perifricos) es independiente de la CPU, ya que entre la CPU y el bus PCI se instalar siempre un controlador de bus PCI. El bus PCI no depende del reloj de la CPU, porque est separado de ella por el controlador del bus.

            El lmite prctico en la cantidad de conectores para buses PCI es de tres; como ocurre, con el VL. El actual estndar PCI autoriza frecuencias de reloj que oscilan entre 20 y 33 Mhz.

             

            1. ENTRADA Y SALIDA (E/S)
              1. Funciones que realiza

            Funciones que debe realizar un computador para ejecutar trabajos de entrada/salida:

            • Direccionamiento o seleccin del dispositivo que debe llevar a cabo la operacin de E/S.
            • Transferencia de los datos entre el procesador y el dispositivo (en uno u otro sentido).
            • Sincronizacin y coordinacin de las operaciones.

            Esta ltima funcin es necesaria debido a la diferencia de velocidades entre los dispositivos y la CPU y a la independencia que debe existir entre los perifricos y la CPU.

            Una transferencia elemental de informacin es la transmisin de una sola unidad de informacin (normalmente un byte) entre el procesador y el perifrico o viceversa. Para efectuar una transferencia elemental de informacin son precisas las siguientes funciones:

            • Comunicacin fsica entre el procesador y el perifrico para la transmisin de la unidad de informacin.
            • Control de los perifricos. Para realizar estas funciones la CPU gestionar las lneas de control necesarias.

            Una operacin de E/S es el conjunto de acciones necesarias para la transferencia de un conjunto de datos. Para la realizacin de una operacin de E/S se deben efectuar las siguientes funciones:

            • Recuento de las unidades de informacin transferidas (normalmente bytes) para reconocer el fin de operacin.
            • Sincronizacin de velocidad entre la CPU y el perifrico.
            • Deteccin de errores (e incluso correccin).
            • Almacenamiento temporal de la informacin. Es ms eficiente utilizar un buffer temporal especfico para las operaciones de E/S que utilizan el rea de datos del programa.
            • Conversin de cdigos, conversin serie/paralelo, etc.

             

              1. Dispositivos externos
              2. Una de las funciones bsicas del computador es comunicarse con los dispositivos exteriores, es decir, el computador debe ser capaz de enviar y recibir datos desde estos dispositivo. Sin esta funcin, el ordenador no sera operativo porque sus clculos no seran visibles desde el exterior.

                De todos los posibles perifricos, algunos son de lectura, otros de escritura y otros de lectura y escritura. Por otra parte, existen perifricos de almacenamiento tambin llamados memorias auxiliares o masivas.

                La mayora de los perifricos estn compuestos por una parte mecnica y otra parte electrnica. A la componente electrnica del perifrico se le denomina controlador del dispositivo o adaptador del dispositivo. Si el dispositivo no tiene parte mecnica, el controlador estar formado por la parte digital del circuito. Frecuentemente los controladores de los dispositivos estn alojados en una placa de circuito impreso diferenciada del resto del perifrico.

                El mayor inconveniente que encontramos en los perifricos es la diferencia entre sus velocidades de transmisin y la diferencia entre stas y la velocidad de operacin del computador.

                 

              3. Uso de interrupciones
              4. Un computador debe disponer de los elementos suficientes para que el programador tenga un control total sobre todo lo que ocurre durante la ejecucin de su programa. La llegada de una interrupcin provoca que la CPU suspenda la ejecucin de un programa e inicie la de otro.

              5. Tipos
              6.  

                • Dispositivos de entrada

                Estos dispositivos permiten al usuario del ordenador introducir datos, comandos y programas en la CPU.El teclado es un dispositivo de entrada. La informacin introducida con el mismo, es transformada por el ordenador en modelos reconocibles por el mismo. Otros dispositivos de entrada son los lpices pticos, joysticks y el ratn, que convierte el movimiento fsico en movimiento dentro de una pantalla de ordenador; los escneres luminosos, y los mdulos de reconocimiento de voz.

                Otros dispositivos de entrada, usados en la industria, son los sensores.

                    • Dispositivos de Entrada/Salida

                Los dispositivos de almacenamiento externo ms frecuentes son los disquetes y los discos duros, aunque la mayora de los grandes sistemas informticos utiliza bancos de unidades de almacenamiento en cinta magntica. Los discos flexibles pueden contener, desde varios centenares de miles de bytes hasta bastante ms de un milln de bytes de datos. Los discos duros no pueden extraerse de los receptculos de la unidad de disco, que contienen los dispositivos electrnicos para leer y escribir datos sobre la superficie magntica de los discos y pueden almacenar desde varios millones de bytes hasta algunos centenares de millones. La tecnologa de CD-ROM, que emplea las mismas tcnicas lser utilizadas para crear los discos compactos de audio, permiten capacidades de almacenamiento del orden de varios cientos de megabytes de datos. Tambin hay que aadir los recientemente aparecidos DVD que permiten almacenar ms de 4 Gb de informacin.

                 

                    • Dispositivos de salida

                Estos dispositivos permiten al usuario ver los resultados. El monitor presenta los caracteres y grficos en una pantalla similar a la del televisor. Por lo general, los monitores tienen un tubo de rayos catdicos, aunque los ordenadores pequeos y porttiles utilizan hoy pantallas de cristal lquido o electroluminiscentes. Otros dispositivos de son las impresoras, las tarjetas de sonido y los mdem. Un mdem enlaza dos ordenadores transformando las seales digitales en analgicas para que los datos puedan transmitirse a travs de las lneas telefnicas convencionales.

                 

                1. CONCLUSIONES
                2. Es curioso estudiar la estructura de la informtica porque de esta manera hemos aprendido algo ms de los ordenadores. Ms que nada, nos hemos dado cuenta de que la informtica no es algo inactivo, sino que est evolucionando continuamente. Este continuo cambio tiene muchos efectos positivos para las empresas y los consumidores porque provoca la reduccin de los costes y el aumento de la potencia de los equipos. Por eso, equipos que antes ocupaban un armario entero son mucho menos potentes que la gran mayora de los ordenadores personales que cualquiera puede adquirir hoy por poco ms de 100.000 ptas. Se podra decir que la evolucin de la arquitectura del ordenador y ms explcitamente la evolucin del hardware en rapidez, funcionalidad, comodidad y aplicacin se ha debido a la transformacin de los componentes que procesan la informacin y de los caminos que conducen la informacin, los buxes. Cambios que se han producido porque el hombre no se ha conformado con lo obtenido, sino que trata cada da de superarse a s mismo. Por ello la evolucin de la informtica ser continua a lo largo del tiempo.

                  "Jams se descubrira nada si nos considersemos satisfechos

                  con las cosas descubiertas." Sneca

                   

                   

                   

                3. BIBLIOGRAFA

                Enciclopedia Encarta 99

                Consultor didctico Areas

                www.rincondelvago.com


     
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