Arquitectura de Computadoras

Historia y Conceptos

1Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

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

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

Historia Evolución de la tecnología

4Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

Ley de Moore

5Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

Ley de Moore:Transistores x CPU, familia INTEL

6Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

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.

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PC de IBM (2)

IBM PC 5150 con teclado y monitor monocromo verde (5151), ejecutando MS-DOS 5.0

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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

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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).

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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.

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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

Modelos de la IBM PC (6)

13Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

Modelos de la IBM PC (7)

14Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

Modelos de la IBM PC (8)

15Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

¿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.

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¿Cuál es su función?

Funciones de un computador Procesamiento de datos Almacenamiento de datos Transferencia de datos Control

17Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

¿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

¿Qué es arquitectura y organización de computadores?

19Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

Estructura y funcionalidad

20Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

Estructura del computador: Alto nivel

21Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

Estructura de la unidad central de procesamiento

22Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

Estructura: Unidad de control

23Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

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

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

Línea de diseño de la arquitectura

Entran aquí conceptos como los siguientes: CISC RISC VLIW EPIC FORTH BIOS Endianness

26Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

Clases de ordenadores

Arquitectura Von Neumann Arquitectura Harvard

27Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

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

Arquitectura Harvard

El término Arquitectura Harvardoriginalmente 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

Arquitectura Harvard

30Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

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

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