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Semana II Clase 1

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  • We recommend viewing “PC Basic Components" (PH_07_04.swf) here. You can find this media asset on the Instructor Resource Center CD-ROM or online at www.computerconfluence.com.
  • In most cases the actual execution of an instruction is performed by the CPU’s arithmetic logic unit (ALU) . The ALU includes registers , each usually 32 or 64 bits in size. Program instructions are stored in primary storage (memory), which is usually on chips outside the CPU. The CPU’s first task is to read an instruction from memory. The bus unit handles all communication between the CPU and primary storage. The prefetch unit , or prefetcher, instructs the bus unit to read the instruction stored at a particular memory address. This unit not only fetches the next instruction to execute, but it also fetches several subsequent instructions to ensure that an instruction is always ready to be executed. The decode unit takes the instruction read by the prefetcher and translates it into a form suitable for the CPU’s internal processing. It does this by looking up the steps required to complete an instruction in the control unit. If an instruction requires that information be sent out from the CPU—for example, written into memory—then the final phase of execution is writeback , in which the bus unit writes the results of the instruction back into memory or some other device. Microprocessor manufacturers use many techniques to eliminate bottlenecks and speed up processing. For example, in the same way it prefetches the next likely instructions to be read, the CPU prereads the next likely data to be used into a cache in memory (called a Level 2 cache (L2 cache) or, for faster access, in the CPU itself (a Level 1 cache ).
  • http://www.intel.com/: The INTEL Web site; it’s a great source of extra information on this subject. http://www.apple.com/: The Apple Web site; it’s also a great source of information on this subject.
  • http://www.intel.com/: The INTEL Web site; it’s a great source of extra information on this subject. http://www.apple.com/: The Apple Web site; it’s also a great source of information on this subject.
  • When you turn on the computer, the CPU automatically begins executing instructions stored in read-only memory (ROM). On most computer systems, ROM also contains parts of the operating system. The firmware programs in ROM are sometimes called the BIOS (basic input/output system) . The executing instructions help the system start up and tell it how to load the operating system—copy it from disk into memory. Once executing instructions are loaded into memory, the CPU is able to execute them.
  • Transcript

    • 1. Computación 2010 Semana 2 Parte I Fundamentos del Hardware: Dentro de la Caja © 2010 UPCH Universidad Peruana Cayetano Heredia Facultad de Ciencias y Filosofía
    • 2. Computación 2010 Semana 2 Parte I Objetivos
      • Como las computadoras almacenan y manipulan información.
      • La estructura básica y organización de una computadora.
      • Describir las funciones e interacciones de los principales componentes internos del sistema de una computadora
      • Tipos de memoria y dispositivos de almacenamiento.
      © 2010 UPCH
    • 3. Computación 2010 Semana 2 Parte I Que hácen las computadoras
      • Funciones básicas de una computadora
      • Recibir una entrada: Aceptan información del mundo exterior.
      • Procesar información: Realizan operaciones aritméticas o lógicas (toma de desiciones) sobre la información.
      • Producir una salida: Comunican información al mundo exterior.
      • Almacenar información: Desplazan y almacenan información en la memoria.
      © 2010 UPCH
    • 4. Computación 2010 Semana 2 Parte I Que hácen las computadoras (cont.)
      • Componentes básicos de una computadora
      • Dispositivos de entrada
        • Teclados y dispositivos para señalar (mouse)
      • Dispositivos de salida
        • Pantalla o monitor de vídeo
        • Impresora
        • Parlantes
      • Unidad central de procesamiento (CPU)
        • Microprocesadores
      © 2010 UPCH
    • 5. Computación 2010 Semana 2 Parte I Que hácen las computadoras (cont.)
      • Componentes básicos de una computadora
      • Memoria y dispositivos de almacenamiento
        • Almacenamiento primario: RAM (Random Access Memory)
        • Almacenamiento secundario: Dispositivos de almacenamiento que sirven como repositorios de datos a largo plazo
          • Discos duros
          • CD grabables y unidades de DVD
          • Unidades de cinta
      © 2010 UPCH
    • 6. Computación 2010 Semana 2 Parte I Acerca de la información
      • Información
          • Comunicación que tiene valor porque informa
          • Cualquier cosa que puede ser comunicada, tenga o no tenga valor
      • La información viene en muchas formas
          • Palabras, números, imágenes
          • Sonidos, videos
      • En Computación los términos: datos e información, son más o menos intercambiables
      © 2010 UPCH
    • 7. Computación 2010 Semana 2 Parte I Información y bits
      • Magnitudes analógicas y discretas
      • La información es digital
        • Bit, o dígito binario
          • Unidad mas pequeña de información
          • Puede tener uno de dos valores: 1 ó 0
          • Puede representar números, códigos, ó
          • instrucciones
        • Byte: grupo lógico de 8 bits
      © 2010 UPCH
    • 8. Computación 2010 Semana 2 Parte I Un poco sobre los bits
      • Usando dos símbolos todos los números pueden ser representados asi como operados aritméticamente.
        • Una calculadora traduce el pulso de las teclas numéricas en series de ceros y unos
        • Cada número es luego visto como un componente de sus valores posicionales (cada uno en base 2)
        • 19 será representado como 00010011
      128 64 32 16 8 4 2 1 19 © 2010 UPCH 0 0 0 1 0 0 1 1
    • 9. Computación 2010 Semana 2 Parte I Un poco sobre los bits (cont.)
      • Bits como números
      • Sistema numérico binario
        • Denota todos los números con combinaciones de dos dígitos
        • Los números decimales se convierten automaticamente en números binarios y viceversa
        • El proceso de numeración binario se oculta completamente al usuario
      © 2010 UPCH
    • 10. Computación 2010 Semana 2 Parte I Un poco sobre los bits (cont.)
      • Bits como códigos
      • ASCII …8bits
        • El código más utilizado
        • Acrónimo de American Standard Code for Information Interchange (Código normalizado americano para el intercambio de información)
      • Unicode ...16 bits
        • Un esquema de codificación que soporta 65,000 caracteres únicos
      © 2010 UPCH
    • 11. Computación 2010 Semana 2 Parte I Un poco sobre los bits (cont.)
      • Bits como instrucciones en programas
      • Programas almacenados como conjuntos de bits
        • Las instrucciones del programa están representados en notación binaria mediante el uso de códigos
      © 2010 UPCH
    • 12. Computación 2010 Semana 2 Parte I Un poco sobre los bits (cont.) Bits, bytes y palabras que zumban Terminología relacionada con los bits
        • Byte
        • Kilobyte (KB)
        • Megabytes (MB)
        • Gigabytes (GB)
        • Terabytes (TB)
      = 8 bits = 1000 Bytes = 1 Millón de Bytes = 1000 MB = 1 Millón de MB © 2010 UPCH
    • 13. Computación 2010 Semana 2 Parte I El corazón de la computadora: CPU y memoria
      • La CPU: la computadora real
      • CPU (microprocesador)
        • Interpreta y ejecuta las instrucciones en cada programa
        • Supervisa la manipulación de datos aritméticos y logicos
      © 2010 UPCH
    • 14.
        • Se comunica con las otras partes del sistema indirectamente a través de la memoria
        • Es un conjunto extraordinario complejo de circuitos electrónicos
        • Contenido con otros chips y componentes electrónicos en la placa madre
      © 2010 UPCH Computación 2010 Semana 2 Parte I El corazón de la computadora: CPU y memoria
    • 15. Computación 2010 Semana 2 Parte I Compatibilidad
      • No todo el software es compatible con todas las CPU
        • El software escrito para la familia de procesadores PowerPC utilizados en las computadoras Macintosh no se ejecutará en los procesadores Intel
        • Los programas escritos para Linux no pueden ejecutarse en Windows
          • Ambos sistemas funcionan en PC con microprocesador Intel
      • Las CPU de la misma familia se diseñan generalmente para ser compatibles
          • Los procesadores mas recientes pueden procesar todas las instrucciones que aceptan los modelos anteriores
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    • 16. Computación 2010 Semana 2 Parte I Rendimiento
      • Las aplicaciones requieren máquinas más rápidas para generar
      • resultados satisfactorios
      • El rendimiento global de una computadorta está determinado por:
        • La velocidad del reloj interno de su microprocesador
          • Medida en unidades llamadas gigahertz (GHz), miles de millones de ciclos por segundo.
        • La arquitectura y tamaño de palabra del procesador
          • Estaciones de trabajo y servidores de más alta gama utilizan procesadores de 64 bits
          • La mayoría de PCs y Macintoshes utilizan procesadores de 32 bits
          • Algunas computadoras acopladas y fabricadas para propositos específicos utilizan todavía procesadores de 8 y 16 bits
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    • 17. Computación 2010 Semana 2 Parte I Rendimiento (cont.)
      • Técnicas para mejorar el rendimiento de una
      • computadora:
        • Procesamiento paralelo
        • Clusters
        • Grid
        • Cloud
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    • 18. Computación 2010 Semana 2 Parte I La memoria de la computadora
      • RAM (random access memory)
        • Usada para almacenar temporalmente las instrucciones y los datos del programa
        • Las direcciones únicas y datos pueden ser almacenados en cualquier locación
        • Puede recuperar información rapidamente
        • No mantiene la información si se apaga la energía (volátil)
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    • 19. Computación 2010 Semana 2 Parte I La memoria de la computadora (cont.)
      • ROM (read-only memory)
        • La información es almacenada permanentemente en un chip
        • Contiene instrucciones de arranque y otra información crítica
      • CMOS (complementary metal oxidesemiconductor)
        • Clase especial de RAM de baja energía
      • Flash memory
        • Usada para teléfonos móviles, beepers, computadoras portátiles, computadoras de mano, PDAs
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    • 20. Computación 2010 Semana 2 Parte I Buses, Puertos, y Periféricos
      • La información viaja entre los componentes de la placa madre a través de grupos de cables llamados buses del sistema , o sólo buses
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    • 21. Computación 2010 Semana 2 Parte I Buses, Puertos, y Periféricos (cont.)
        • Buses
          • Generalmente tienen 32 o 64 cables
          • Conectan con los dispositivos de almacenamiento en las bahías
          • Conectan a las ranuras de expansión
          • Conectan a buses externos y a puertos
        • Ranuras y puertos
          • Hacen fácil agregar dispositivos externos, llamados periféricos
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    • 22. Computación 2010 Semana 2 Parte I Inventando el Futuro
        • La nueva tecnología laser llamada extreme ultraviolet lithography (EUVL, litografía ultravioleta extrema) podría reducir el tamaño del chip e incrementar radicalmente su rendimiento.
        • Los superconductores que transmiten electricidad sin calor podrían incrementar la velocidad cien veces más
        • Las computadoras ópticas transmiten información en ondas de luz en lugar de hacerlo mediante impulsos electricos
      © 2010 UPCH La unica cosa que ha crecido mas rapido que el hardware en los ultimos 40 años, es la expectativa humana. — Bjarne Stroustrup, AT&T Bell Labs, diseñador C++
    • 23. Computación 2010 Semana 2 Parte I Resumen
      • Una computadora manipula patrones de bits—dígitos binarios de información
      • La CPU sigue las instrucciones del software para realizar los cálculos y las manipulaciones lógicas que transforman los datos de entrada en salida
      • No todas las CPU son compatibles entre sí
      © 2010 UPCH La gran Era de la información es realmente una explosión de no-información; es una explosión de datos. Para manipular la creciente embestida de datos, es imperativo distinguir entre los dos; información es lo que conduce a la comprensión. — Richard Saul Wurman, en Information Anxiety
    • 24. Computación 2010 Semana 2 Parte I Resumen (cont.)
      • La CPU utiliza:
        • RAM (random access memory) como un area de almacenamiento temporal—un bloc de notas—para instrucciones y datos
        • ROM (read-only memory), que contiene la información no intercambiable que sirve como material de referencia para la CPU al ejecutar instrucciones del programa
      • La CPU y la memoria principal están albergadas en chips de silicio de la placa madre
      © 2010 UPCH

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