ingenieria

1. INSTITUTO CENTRO DE SISTEMAS (CDS)
Arquitectura de computadoras
Por: Juan Carlos niño
Email: shiky_loko_moushium@live.com. Web: www.slideshare.net/arcanzaz/juan-carlos-nio-pdf-13877618
FUNDAMENTOS BÁSICOS DE LA ARQUITECTURA DE
COMPUTADORES
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.
La arquitectura de computadores se clasifica en:
Arquitectura hardware
Arquitectura software
RESEÑA HISTÓRICA DE LOS COMPUTADORES
La era mecánica de los computadores
Podríamos decir que las máquinas mecánicas de calcular constituyendo la "era arcaica" o
generación 0 de los computadores. Una evolución de estas máquinas son las máquinas
registradoras mecánicas que aún existen en la actualidad. Otro elemento de cálculo
mecánico que se utilizó hasta hace pocos años fue la regla de cálculo que se basa en el
cálculo logaritmo y cuyo origen son los círculos de proporción de Neper. Ingenios clásicos
de esa etapa fueran la máquina de Pascal, que podía realizar sumar, restas y,
posteriormente, multiplicaciones y divisiones, y las dos máquinas de Charles Babbage: la
máquina de diferencias y la analítica. Esta última fue la precursora de los computadores
actuales.
La fase final de la en la mecánica de la informática y la constituyen los computadores
electromecánicos basados en lógica de relés (década de los 30).
La era electrónica de los computadores
Los computadores envasados en elementos mecánicos planteaban ciertos problemas: La
velocidad de trabajo está limitada a inercia de las partes móviles. La transmisión de la
información por medios mecánicos (engranajes, palancas, etcétera.) es poco fiable y
difícilmente manejable.
Los computadores electrónicos salvan estos inconvenientes ya que carecen de partes
móviles y la velocidad de transmisión de la información por métodos eléctricos no es
comparable a la de ningún elemento mecánico.
El primer elemento electrónico usado para calcular fue la válvula de vacío y,
probablemente, el primer computadores electrónicos de uso general fue el E.N.I.A.C.
(ElectronicNumericalIntegratorCalculator) construido en Universidad de Pennsylvania
(1943−46). El primer computador de programa almacenado fue el E.D.V.A.C.
(ElectronicDiscrete Variable Computer, 1945−51) basado en la idea de John Von
Neumann, que también participó en el proyecto E.N.I.A.C. de que el

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programa debe almacenarse en la misma memoria que los datos.
Generaciones de ordenadores
En la evolución de las máquinas para el tratamiento automático de la información pueden
distinguirse las siguientes generaciones de ordenadores.
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.
ARQUITECTURA HARDWARE
Podemos utilizar la analogía con el cuerpo humano:
El cerebro (CPU) rige las extremidades conectadas a las articulaciones
(Periféricos conectados a los slots de expansión) en base a los datos y
procedimientos depositados en la MEMORIA.
La comunicación se realiza a través del sistema nervioso (BUS).
El cuerpo posee órganos vitales (Corazón, Higado,...) que determinan el
rendimiento del conjunto (CHIPSET).
ARQUITECTURA SOFTWARE
El BIOS (Basic Input-Output System) es el software residente en ROM que realiza
las tareas básicas de control del hardware (Arranque del sistema, comprobación y
configuración del hardware, etc…).
Las funciones del sistema operativo (API) permiten manejar más fácilmente el
hardware, permitiendo al programador evitar el uso de las rutinas de más bajo
nivel que forman el BIOS.
Según del grado de compatibilidad que se desee, un programa de aplicación
puede acceder a cualquiera de los tres niveles inferiores.
TIPOS DE MANTENIMIENTO
Podemos considerar 3 formas de gestionar el mantenimiento del hardware
Mantenimiento correctivo.
Mantenimiento preventivo.
Mantenimiento predictivo.

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MANTENIMIENTO CORRECTIVO
Esperar a que el elemento falle y reemplazarlo. Este sistema es rentable cuando no se
consideran factores como el tiempo de parada, los datos perdidos, etc. Esto se lo puede
permitir, por ejemplo, un usuario doméstico que utiliza su equipo con fines lúdicos.
MANTENIMIENTO PREVENTIVO
Se reemplazan las piezas cuando acaba su ciclo de vida teórico, antes de que fallen. Este
método evita los tiempos de parada imprevistos, pero aumenta el coste de reemplazo
pues es posible que esa pieza no falle en mucho tiempo. Por ejemplo los discos duros.
También engloba aquellas tareas de mantenimiento encaminadas a prevenir averías,
como puede ser la limpieza periódica de una impresora.
MANTENIMIENTO PREDICTIVO
El último método que consideramos en esta clasificación consiste en monitorizar aquellos
parámetros de funcionamiento que puedan delatar un fallo inminente.
Botepronto este análisis predictivo del fallo será rentable cuando su coste sea bajo y la
fiabilidad de dicha monitorización sea alta. Por ejemplo los discos duros actuales
incorporan tecnología que lo permite.
FACTORES AMBIENTALES QUE INFLUYEN EN EL DETERIORO DE LOS
ORDENADORES
Temperatura
Las temperaturas extremas pueden ocasionar problemas como el desgaste prematuro,
fallos de chips o el fallo mecánico de los dispositivos. Las fluctuaciones extremas de
temperatura pueden ocasionar que los chips se aflojen en sus zócalos así como la
expansión y la contracción de los discos duros, lo que se traduce en errores de lectura o
escritura de datos. Cuando se realiza un formateo de bajo nivel de una unidad de disco
duro, es importante asegurar que la temperatura circundante de la unidad sea
aproximadamente la misma a la que se hará funcionar la unidad. De lo contrario, las
pistas pueden cambiar de posición en los discos de la unidad. Para minimizar los efectos
negativos de la temperatura sobre el rendimiento del ordenador, observar las pautas
siguientes:Asegurar que el ordenador funcione en un ambiente entre 10 ºC y 35 ºC.
Humedad
La alta humedad ambiental puede ocasionar la corrosión de los componentes internos y la
degradación de propiedades como la resistencia eléctrica, la conductividad térmica, la
resistencia física y el tamaño. La extrema humedad dentro del ordenador puede producir
cortocircuitos, que pueden dañar seriamente al ordenador.
Todos los ordenadores Dell están clasificados para funcionar en un ambiente con
humedad relativa del 8 al 80%, con un gradiente de humedad del 10% por hora. En
almacenamiento, un ordenador Dell puede soportar una humedad relativa entre el 5 y el
95%.

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Los edificios en los que el clima se controla mediante aire acondicionado en los meses
calurosos y mediante calefacción en los meses fríos generalmente mantienen un nivel
aceptable de humedad relativa para el equipo informático. Sin embargo, si un ordenador
estuviese colocado en un lugar particularmente húmedo, puede utilizarse un
deshumidificador para mantener la humedad a un nivel aceptable.
Altitud
Si se utiliza un ordenador a demasiada altitud (baja presión) se reduce la eficacia del
enfriamiento forzado (ventiladores) y de convección, y se pueden presentar problemas
eléctricos relacionados con los efectos de arco y de corona. Esta circunstancia también
puede ocasionar que fallen o que funcionen con una menor eficacia los componentes con
presión interna, como los condensadores electrolíticos.
• En funcionamiento los límites suelen situarse entre 0 m y 3 000 m.
• Para su almacenamiento no deben sobrepasarse los 10 000 metros. (Transporte en
avión)
Polvo y partículas
Un ambiente limpio puede reducir considerablemente los efectos negativos del polvo y
otras partículas, los cuales actúan como aislantes e interfieren en el funcionamiento de
componentes mecánicos. Asimismo, además de una limpieza frecuente, observar las
pautas siguientes:
• No fumar cerca del ordenador.
• No permitir alimentos o bebidas cerca del ordenador.
• Cerrar ventanas y puertas exteriores para evitar la entrada de partículas transportadas
por el aire.
Corrosión
La grasa de los dedos de una persona o la exposición prolongada a una temperatura o
humedad altas puede corroer el recubrimiento dorado de los conectores de los
componentes. Esta corrosión es un proceso gradual que eventualmente puede ocasionar
fallos intermitentes de los circuitos electrónicos.
Para prevenir la corrosión, evite tocar los contactos de tarjetas de circuito impreso. La
protección del ordenador contra elementos corrosivos es especialmente importante en
ambientes húmedos y salados, los cuales tienden a facilitar la corrosión. Asimismo, como
prevención adicional de la corrosión, no debe utilizarse el ordenador bajo temperaturas
extremas.

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Vibraciones e impactos
Un elemento especialmente sensible a estos parámetros es el disco duro por su
constitución y forma de funcionamiento. Normalmente se especifica la capacidad de
soportar vibraciones e impactos tanto en funcionamiento (operativo) como en reposo (no
operativo):
Operativo: Se refiere a la vibración/impacto que puede soportar la unidad durante
su funcionamiento manteniendo el rendimiento normal.
No operativo: Durante el almacenamiento, transporte y manipulación del
dispositivo también deben respetarse unos límites, aunque no tan severos, para no
producir daños físicos o degradar el rendimiento cuando se ponga en marcha.
Ruido acústico
Principalmente aquellos dispositivos que contienen elementos móviles, como ventiladores
y motores: fuente de alimentación, Microprocesador, Chasis, tarjetas gráficas, Discos
duros, unidades de CD-ROM y DVD. No hay que olvidar periféricos como impresoras,
escáner, etc.
Interferencias electromagnéticas y de radiofrecuencia
Las interferencias electromagnéticas (EMI: ElectromagneticInterference) y de
radiofrecuencia (RFI: Radio FrequencyInterference) procedentes de un ordenador pueden
afectar negativamente a dispositivos tales como los receptores de radio y televisión (TV)
cercanos al ordenador. Las frecuencias de radio que emanan de un ordenador también
pueden interferir con los teléfonos inalámbricos. A la inversa, la RFI de teléfonos de alta
potencia puede ocasionar la aparición de caracteres espureos en la pantalla del monitor.
FACTIBILIDAD DE HARDWARE
Todos los factores descritos con anterioridad, pueden provocar fallos en el hardware.
Esos y otros fallos que puede experimentar el hardware pueden agruparse en:
• Fallos en el diseño y en la fabricación
• Fallos en el uso y mantenimiento.
• Excesivo calentamiento de los componentes.
• Algunos fallos dependen del tiempo de operación o del tiempo que el ordenador
permanece almacenado sin usarse.
• Factores ambientales (polvo, corrosión,)

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Materia: Arquitectura de computadores I y II
INTEGRANTES:
Apellidos y nombre:
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Responde el siguiente cuestionario:
1. ¿Cuales son los dos tipos de arquitectura?
2. ¿Cuantas son las generaciones de computadoras?
3. ¿Cuales son los factores ambientales que influyen en el deterioro de los
ordenadores?
4. ¿Cuales son los tipos de mantenimiento que se pueden realizar a una maquina y
explique?
5. ¿Qué estudia la arquitectura de computadores?