Conceptos de arquitectura de computadoras

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Esta presentación es para uso de maestros y estudiantes que les interese conocer conceptos de arquitectura de computadoras, historia y fundamentos, con el objetivo de entender mejor la estructura de las computadoras y sistemas con microcontroladores y microprocesadores.
Muestra de manera sencilla y resumida una serie de conceptos en torno a las computadoras.
El contenido es para la enseñanza de los conceptos y no es exclusivo, por lo que puede ser modificada y utilizada para su divulgación.

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Conceptos de arquitectura de computadoras

  1. 1. Arquitectura de Computadoras Historia y Conceptos 1Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  2. 2. Introducción ¿Por qué?  Cambios vertiginosos  Tecnologías en constante cambio (tubos de vacio, transistor, IC, VLSI).  Se duplica cada 18 meses  Capacidad de memoria  Velocidad del procesador (x avances de la tecnología y organización).  ¿De qué trata este curso?  ¿Cómo funcionan los computadores?  ¿Cómo analizar su funcionamiento? 2Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  3. 3. Introducción ¿Para qué?  Entender el funcionamiento para construir programas y sistemas.  Conocer alternativas de compra; asesoramiento experto.  Entender técnicas de diseño, estructuras de máquinas, factores tecnológicos. 3Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  4. 4. Historia Evolución de la tecnología 4Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  5. 5. Ley de Moore 5Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  6. 6. Ley de Moore: Transistores x CPU, familia INTEL 6Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  7. 7. Plataforma PC de IBM  El IBM PC™ (Personal Computer - computador u ordenador personal) es una marca comercial de IBM.  Debido al éxito del IBM PC, el término genérico PC se convirtió en algo común para todos los microordenadores compatibles con la especificación IBM. El término es normalmente utilizado para referirse a todos los tipos de ordenadores personales, no sólo los compatibles con IBM. 7Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  8. 8. PC de IBM (2) IBM PC 5150 con teclado y monitor monocromo verde (5151), ejecutando MS-DOS 5.0 8Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  9. 9. El concepto IBM PC (3)  El predecesor de los actuales ordenadores personales y progenitor de la plataforma IBM PC compatible, fue lanzado en agosto de 1981. El modelo original fue llamado IBM 5150.  La frase "ordenador personal" era de uso corriente antes de 1981, y fue usada por primera vez en 1972 para denominar al Xerox PARC's. Sin embargo, debido al éxito del IBM PC, lo que había sido un término genérico llegó a significar específicamente un ordenador compatible con las especificaciones de IBM.  El PC original fue un intento de IBM para entrar en el mercado de los ordenadores domésticos, entonces dominado por el Apple II de Apple Computer 9Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  10. 10. IBM PC (4)  En lugar de utilizar el proceso de diseño normal de IBM, el cual ya había fallado en el diseño de un ordenador económico (como el IBM 5100), decidieron construir la máquina con partes disponibles en el mercado de una variedad de distintos fabricantes.  Anteriormente IBM había desarrollado sus propios componentes. Luego diseñaron una arquitectura abierta para que otros fabricantes pudieran producir y vender máquinas compatibles (las compatibles con IBM PC), así que la especificación de la ROM BIOS fue publicada. IBM esperaba mantener su posición en el mercado al tener los derechos de licencia de la BIOS, y manteniéndose delante de la competencia.  Desafortunadamente para IBM, otros fabricantes rápidamente hicieron ingeniería inversa del BIOS y produjeron sus propias versiones sin pagar derechos de uso a IBM. (Compaq Computer Corporation fabricó el primer clon compatible de la IBM PC en 1983). 10Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  11. 11. Modelos de la IBM PC (5) La PC original tenía:  Una versión de BASIC en ROM.  La tarjeta de video CGA [Colour Graphics Adapter] podía usar una TV estándar como pantalla.  Dispositivo de almacenamiento estándar de cinta magnética.  Una unidad de disco flexible.  No estaba disponible el disco duro.  Solo tenía cinco ranuras de expansión.  El máximo de memoria usando partes de IBM fue 256 K, 64 en la tarjeta principal y tres tarjetas de expansión de 64 K.  Un procesador Intel 8088 corriendo a 4.77 MHz. 11Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  12. 12. Modelos de la IBM PC (6) La PC XT fue una máquina mejorada diseñada para uso en los negocios. Tenía:  8 ranuras de expansión  Un disco duro de 10 megabytes.  256 K de memoria en la tarjeta principal. Fue vendida con un MDA [Monochrome Display Adapter - Adaptador de Pantalla Monocromática-].  El procesador aún era un Intel 8088 de 4.77 MHz. 12Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  13. 13. Modelos de la IBM PC (6) 13Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  14. 14. Modelos de la IBM PC (7) 14Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  15. 15. Modelos de la IBM PC (8) 15Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  16. 16. ¿Qué es un computador? Es una máquina electrónica, analógica o digital dotada de una gran capacidad para el tratamiento de información, capaz de resolver problemas matemáticos y lógicos mediante la utilización automática de programas. 16Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  17. 17. ¿Cuál es su función? Funciones de un computador  Procesamiento de datos  Almacenamiento de datos  Transferencia de datos  Control 17Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  18. 18. ¿Qué es un programa? Es una secuencia de pasos entendibles por el computador para realizar una tarea.  Por cada paso se completa una operación aritmética o lógica.  Para cada operación se necesitan un conjunto particular de señales de control. 18Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  19. 19. ¿Qué es arquitectura y organización de computadores? 19Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  20. 20. Estructura y funcionalidad 20Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  21. 21. Estructura del computador: Alto nivel 21Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  22. 22. Estructura de la unidad central de procesamiento 22Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  23. 23. Estructura: Unidad de control 23Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  24. 24. Plataforma informática ó Plataforma de computación Se refiere a tipos de computadora en el mercado.  Acer  Acorn  Amiga  Amstrad  Atari  Commodore  EETOOLS  Gateway  Lenovo  Macintosh  MSX  Spectrum  PC de IBM  Toshiba 24Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  25. 25. Arquitectura del Hardware Se refiere únicamente al tipo de procesador.  ARM  StrongARM  DEC Alpha  IA32, x86 o i386  IA64  AMD64  MIPS  PowerPC  PA-RISC  Sparc  UltraSparc  Motorola 68000 25Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  26. 26. Línea de diseño de la arquitectura Entran aquí conceptos como los siguientes:  CISC  RISC  VLIW  EPIC  FORTH  BIOS  Endianness 26Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  27. 27. Clases de ordenadores  Arquitectura Von Neumann  Arquitectura Harvard 27Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  28. 28. Arquitectura Von Neumann  La arquitectura Von Neumann se refiere a las arquitecturas de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos. 28Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  29. 29. Arquitectura Harvard  El término Arquitectura Harvard originalmente se refería a las arquitecturas de computadoras que utilizaban dispositivos de almacenamiento físicamente separados para las instrucciones y para los datos  Ejecuta instrucciones en menor cantidad de ciclos por instrucción.  Es muy utilizado en DSP. 29Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  30. 30. Arquitectura Harvard 30Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván
  31. 31. Arquitectura multinivel Nivel 5 Lenguaje orientado a problemas Nivel 4 Sistema operativo Nivel 3 Lenguaje ensamblador Nivel 2 Nivel máquina convencional Nivel 1 Nivel de microprogramación Nivel 0 Nivel de lógica digital 31Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

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