laboratorio de herramientas computacionalesdep.fie.umich.mx/~stinoco/archivos/tema_1_1.pdf ·...

Laboratorio de Herramientas Computacionales

UNIVERSIDAD MICHOACANA DE SAN NICOLÁS DE HIDALGO

FACULTAD DE INGENIERIA ELECTRICA

M.I. ROSALÍA MORA JUÁREZ

Tema 1.1 Componentes físicos de la computadora

Antecedentes

2R. Mora Juárez Laboratorio de Herramientas Computacionales FIE-2012

Silicio

Antecedentes


Grafeno


Propiedades

Tiene una alta conductividad térmica y eléctrica.Presenta una alta elasticidad y dureza.Muy alta resistencia (200 veces al acero).Reaccionar químicamente con otras sustancias para formar

compuestos con diferentes.Soporta la radiación ionizante.Es muy ligero, como la fibra de carbono, pero más flexible.Menor efecto Joule; se calienta menos al conducir los

electrones.Consume menos electricidad que el silicio.Genera electricidad al ser alcanzado por la luz.

El grafeno es un compuesto derivado del carbono que posee una alta movilidad de portadores y un bajo nivel de ruido, lo que permite que sea utilizado como canal en transistores de efecto de campo (FET) y operar a altas frecuencias*

* En 2010, IBM desarrolló transistores que operaban 300 GHz.

Grafeno


La Computadora


Hardware de la computadora


Son todos aquellos componentes físicos de unacomputadora, todo lo visible y tangible.

El hardware especifica 4 actividades fundamentales:

Entrada ProcesamientoSalida Almacenamiento secundario

Periféricos


Arquitectura


La mayoría de las computadoras de propósitogeneral se fabricaron bajo el modelo de JohnVon Newmann (1903-1957), que se basa ensistemas con una sola unidad deprocesamiento central (CPU por sus siglas eninglés).

La arquitectura o modelo de Von Newmannpropuso la CPU ejecutando una instrucción ala vez, hasta llegar al cálculo o computo finalde un problema. A este esquema se le conocecomo ejecución o procesamiento secuencial

Unidad Central de Proceso


La CPU (Central Proccesor Unit) es responsable de:

Controlar el flujo de datos (actividades de Entrada y Salida).Ejecutar las instrucciones de los programas sobre los datos.Realizar todos los cálculos (suma, resta, multiplicación, división y

compara números y caracteres).Es el "cerebro” de la computadora.

Se divide en 3 Componentes

1. Unidad de Control (UC)

2. Unidad Aritmético/Lógica (ALU)

3. Área de almacenamientoprimario (memoria)

Diagrama CPU


Unidad de Control (UC)

Unidad Aritmético/Lógica Área de almacenamiento

primario (memoria)Unidad de EntradaySalida

Unidad de Control


Supervisa la ejecución de los programas.Coordina y controla al sistema de cómputo, es decir, coordina

actividades de Entrada/Salida.Determina que instrucción se debe ejecutar y pone a disposición los

datos pedidos por la instrucción.Determina donde se almacenan los datos y los transfiere desde las

posiciones donde están almacenado.Una vez ejecutada la instrucción la Unidad de Control debe

determinar donde pondrá el resultado para salida ó para su usoposterior.

Es en esencia la que gobierna todas las actividades de la computadora,así como la CPU es el cerebro de la computadora, se puede decir que laUC es el núcleo del CPU.

Unidad Aritmético/Lógica


Al realizar operaciones aritméticas y lógicas, la ALU mueve datos entreella y el almacenamiento (posición en memoria).

Los datos se manipulan de acuerdo con las instrucciones del programay regresan al almacenamiento.

Debido a que el procesamiento no puede efectuarse en el área dealmacenamiento, los datos deben transferirse a la ALU. Para terminar unaoperación puede suceder que los datos pasen de la ALU al área dealmacenamiento varias veces.

Tiene un registro muy importante conocido como Acumulador (ACC).

Esta unidad realiza cálculos (suma, resta, multiplicación y división) yoperaciones lógicas (comparaciones) entre los datos.

Buses de control


Almacenamiento primario


La memoria da al procesador almacenamiento temporal paraprogramas y datos. Las computadoras usan 2 tipos de memoriaprimaria:

RAM (Random access memory)

• Memoria de acceso aleatorio, la utiliza el usuario mediante sus programas, y es volátil.

• La memoria del equipo permite almacenar datos de entrada, instrucciones de los programas que se están ejecutando en ese momento, los resultados del procesamiento y los datos que se preparan para la salida.

SIMM

DIMM

RIMM

Almacenamiento primario


ROM (read only memory)

• Memoria de sólo lectura, en la cual se almacena ciertos programas e información que necesita la computadora las cuales están grabadas permanentemente y no pueden ser modificadas por el programador.

• Las instrucciones básicas para utilizar una computadora están grabadas aquí.

Almacenamiento Secundario


El almacenamiento secundario es un medio de almacenamientodefinitivo (no volátil como el de la memoria RAM).

En la actualidad se pueden usar principalmente dos tecnologías paraalmacenar información:

* El almacenamiento Magnético.* El almacenamiento Óptico.* El almacenamiento en semiconductor.

Algunos dispositivos combinan ambas tecnologías.

El proceso de transferencia de datos a un equipo de cómputo se lellama procedimiento de lectura.

El proceso de transferencia de datos desde la computadora hacia elalmacenamiento se denomina procedimiento de escritura.

Almacenamiento Secundario


Medios magnéticos

Gran capacidad a bajo costo.Acceso secuencial copias de seguridad.Acceso aleatorio.

- Fijos: Disco duro.- Extraíbles: Disquetes (flopy) y unidades zip / jaz.

Medios ópticos

Rayo de luz laser lee y escribe bits en la superficie.Medios basados en CD:

* CD-ROM, CD-RW.Medios basados en DVD:

* DVD-RAM, solo para datos.* DVD-ROM, DVD-RW.

Memorias de estado sólido (memoria flash):* Desde 250 Mb a 32 Gb, etc.* Alternativa a los soportes extraíbles.

Disco Duro


La información en los sistemas modernos se almacena en discos duros,flexibles y unidades de CD. Todos ellos comparten algunos esquemasbásicos de formato físico:

En los dispositivos magnéticos las superficies de almacenamiento sondivididas en círculos concéntricos llamados "pistas" y cada pista sedivide en "sectores".

A la unión lógica de varias pistas a través de varias superficies"paralelas" de almacenamiento se les llama "cilindros", los cuales soninspeccionados al momento de lectura o escritura de datos por lasrespectivas unidades físicas llamadas "cabezas".

Disco Duro


Particionamiento de un disco duro (HDD)

Mapa conceptual CPU


Tarjeta madre


Procesador


El procesador es el circuito integrado central y más complejo de un sistema informático y está conformado por millones de componentes electrónicos.

Un sistema informático de alto rendimiento puede estar equipado con varios procesadores trabajando en paralelo, es decir, que puede tener varios núcleos físicos o lógicos.

Un núcleo físico se refiere a una porción interna del procesador cuasi-independiente que realiza todas las actividades de una CPU única.

Un núcleo lógico es la simulación de un núcleo físico a fin de repartir de manera más eficiente el procesamiento.

Entre los elementos integrados están las unidades de punto flotante, controladores de la memoria RAM, controladores de buses y procesadores dedicados de video.

Procesador


Rendimiento del procesador

La medición del rendimiento de un procesador depende de diferentes tipos o pruebas que miden la efectividad por procesadores de la mismas características.

Una métrica del rendimiento es la frecuencia de reloj que permite comparar procesadores con núcleos de la misma familia.

Otras métricas que influyen en el rendimiento del procesador son el número de núcleos, la velocidad de transmisión del bus, la cantidad de memoria RAM y la memoria cache.

Procesador


Procesadores equivalentes

AMD phenom vs Intel Core 2 quadson equivalentes porque ambos tienen 4 núcleos y 4 threads.

Intel Core i7 y AMD Dragon phenomx4 serían tecnicamente equivalentes al tener 4 núcleos y 7 threads;

AMD Sempron es el equivalente a un Intel Celeron D.

Puertos en la PC


Tipos de puertos


Generaciones de la computadora


La primera generación (1945-1955): Bulbos yconexiones .

La segunda generación (1955-1965): Transistores ysistemas de procesamiento por lotes.

La tercera generación (1965-1980): Circuitosintegrados y sistemas operativos.

La cuarta generación: (1980-1990): Computadoraspersonales , S.O. multiusuario y multitarea.

Quinta generación?

Tipos de computadoras


Supercomputadoras.

Estaciones de trabajo.

Computadoras personales.

Computadoras portátiles.

De propósito específico.

Computadora Personal


PC de escritorio

PC portátilPC All in one

Otras computadoras


Smart-phone

Tabletas

Consolas game

GPU s


Unidades de Procesamiento Gráfico

Un GPU es más que un coprocesador dedicado al procesamiento de gráficos u operaciones de coma flotante, para aligerar la carga de trabajo del procesador central en aplicaciones como los videojuegos y o aplicaciones 3D interactiva.

Esta arquitectura explota al máximo el paralelismo de estas operaciones para obtener una altísima velocidad de procesamiento.

Arquitectura básica GPU Nvidia

laboratorio de herramientas computacionalesdep.fie.umich.mx/~stinoco/archivos/tema_1_1.pdf ·...

Documents