Arquitectura y Ensamblaje de Computadores

Semana 01

PresentaciónProfesor: Julio César Ramírez Leyvajramirez74@hotmail.com

Mantenimiento Preventivo y Correctivo de Computadoras.

Los trabajos siempre son IMPRESOS.

Como funciona un PC

Todo PC funciona, desde un punto de vista llamado externo, con un esquema similar y muy simple a través de los periféricos de entrada (teclado, ratón, micrófono...) se introducen datos. Estos pasan a guardarse en los dispositivos correspondientes (memorias) y se incorporan a la unidad central donde se procesan.

El resultado de tal procesamiento se envía a los periféricos de salida (monitor, impresora...) dando lugar a la salida de datos. Internamente, la transferencia de los datos desde los dispositivos de entrada llega a la unidad central de proceso a través de los denominados buses de datos. En el CPU se procesan y siguen el camino inverso al recorrido anteriormente: se guardan en la memoria y restantes unidades de almacenamiento y salen mediante los dispositivos de salida.

Definiciones de: computador, arquitectura y organización del computador

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.

Definiciones de: computador, arquitectura y organización del computador

ENTRADA

Ingreso de Datos

Dispositivos de

Entrada

PROCESO

Trabajo de la CPU

Unidad Central de Proceso

SALIDA

Entrega de

Resultados

Dispositivos de

Salida

Generación de Computadores

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.

LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO

La Unidad central de proceso o CPU, se puede definir como un circuito microscópico que interpreta y ejecuta instrucciones.

La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en los computadores.

Habitualmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos.

El microprocesador de la CPU está formado por:

Una unidad aritmético-lógica que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole);

Una serie de registros donde se almacena información temporalmente, y,

Una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones.

LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO

¿ Como se entera de lo que el usuario desea ?

Para aceptar órdenes del usuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU se comunica a través de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus.

El usuario lo hace a traves de alguna plataforma operativa (Windows, Linux)

Elementos componen el Microprocesador

Unidad de control: controla el funcionamiento de la CPU y por tanto del computador.

Unidad aritmético-lógica (ALU): encargada de llevar a cabo las funciones de procesamiento de datos del computador.

Registros: proporcionan almacenamiento interno a la CPU.

Interconexiones CPU: Son mecanismos que proporcionan comunicación entre la unidad de control, la ALU y los registros.

Periféricos

De

Entrada

MemoriaPrincipal

Unidad de Control

UnidadAritmética

Periféricos

De

Salida

CPU

Unidad Central de Proceso

¿ Como se mide la velocidad ? La velocidad de un procesador se mide

en Megahertz y, mientras mayor es el número de megahertz con que trabaja el computador, tiene mayor velocidad de proceso.

En realidad, los megahertz indican la velocidad del reloj interno que posee todo microprocesador.

Este establece el número de pulsos que se efectúan en cada segundo. Cuanto mayor sea el número de pulsos, mayor será la velocidad del microprocesador.

¿ Como viaja la información ?

La información viaja utilizando los buses.

Los buses "Son cada una de líneas metálicas de los circuitos impresos,por aquí circula todo tipo de información, que va de un dispositivo a otro"

¿ Como viaja la información ?

Buses Son caminos de comunicación entre 2

o mas dispositivos Usualmente de transmisión Frecuente agrupados

Un número de canales en un bus ejm. Bus de datos de 32 bit son 32 líneas

del bus

Control

Datapath

Memory

ProcessorInput

Output

Tipos de Buses

Bus de Sistema (Procesador-Memoria) Corto y alta velocidad Solo necesita emparejar con la memoria

Maximiza el ancho de banda procesador-memoria Conectado directamente al procesador Optimizado por transferencia de bloques de cache

Bus I/O (estándar industrial) Usualmente largo y lento Necesita empatar un amplio rango de dispositivos

I/O Conectado al bus del procesador-memoria.

Características

La capacidad de rendimiento de un BUS viene determinada por 3 parámetros: Ancho del BUS: numero de líneas en

paralelos por las que se transmiten la info. Puede ser de 8-16-32-64 bits o incluso de 128 para las tarjetas de video.

Frecuencia del BUS: la frecuencia de reloj con el que el BUS trabaja (MHz).

Velocidad de transmisión del BUS: MB que se pueden transmitir por segundo.

Memoria Cache• El intercambio de datos entre la CPU y la memoria RAM

es una de las tareas que se hacen con mayor frecuencia.

• Dado que la RAM es mucho más lenta que la CPU se ha incorporado a la CPU y a la Motherboard, un circuito de memoria Caché, la cuál es una memoria de alta velocidad. Esta es una de las cosas que mejora el desempeño del sistema en general.

• La memoria Caché es un circuito de memoria de alta velocidad en el que se almacenan bloques de instrucciones del programa en ejecución y un bloque de datos del conjunto de datos que se utilizó por ultima vez, de forma que la siguiente vez que se necesiten estos datos, se toman directamente de esta memoria.

Tipos de Memoria CacheExisten dos tipos:

Cache de Primer Nivel (Level 1) Ubicada dentro del procesador Divida en dos partes. Para datos y para instrucciones Utilizada únicamente por el procesador

Cache de Segundo Nivel (Level 2) Ubicada por fuera del procesador (en la placa madre) Mantiene los últimos datos utilizados y esta en

contacto permanente con la memoria RAM. Es de uso general para las diferentes aplicaciones

(software) que maneja el computador.

Memoria Caché: Funcionamiento

• Cuando un programa está ejecutándose y la CPU necesita ir a traer datos (o más instrucciones) a la RAM, primero verifica que los datos estén en la memoria caché.

• Si no los encuentra en la caché, traerá una copia de esos datos de la RAM a la CPU y también realizará una copia en la memoria caché.

• La próxima vez que los necesita, los irá a buscar a la memoria caché, de donde los podrá extraer más rápidamente.

• El último bloque de datos leído desde la RAM también se copia en la memoria caché. Este bloque es, con mucha probabilidad, el mismo que se necesitará en la próxima lectura de datos.

Esquena de utilización de la memoria caché