MODELO DE VON NEUMANN

Una característica importante de este modelo es que tanto los datos como los programas, se almacenan en la memoria antes de ser utilizados.

ARQUITECTURA DE UNA COMPUTADORA

Se trata de una caja metálica en la que en su interior alberga el más primitivo circuito que cualquier computador posee, ya que los componentes que guarda son resistencias, condensadores bobinas, etc., sin estar integrados. Su misión es la de dar al PC toda la energía necesaria para su funcionamiento. Esta energía la recoge de la red eléctrica que es alterna, la rectifica a continua y después la divide en tensiones menores para alimentar cada uno de los componentes que hay dentro del computador. Estas tensiones son: +5 V/−5 V cable rojo, +12 V/ −12 V cable amarillo y tierra cable negro.

PLACA BASE

La placa base es una plancha de circuito impreso formada por un conglomerado de capas de baquelita o resina. En ella, se intercalan los distintos circuitos eléctricos que comunican todos los elementos que gestionan y determinan su funcionamiento, como el zócalo en el que se sitúa el microprocesador, las ranuras para los módulos de memoria, el chipset o, entre otros, los conectores de los buses de expansión y sus circuitos de apoyo. A continuación se exponen algunas de las características más importantes que definen una placa base.

Tipos

Existen seis tipos básicos de placas base, en función de la estructura del procesador. Socket 7, Socket 8, Super 7, Slot 1, Slot 2 y Socket 370. Las placas Socket 7 albergan los procesadores Pentium, K5 de AMD, 6×86 de Cyrix y Winchip C6 de IDT; ya no se venden, pues carecen de las interfaces más utilizadas en la actualidad, como el bus AGP y el puerto USB. Estos dos estándares se incorporan en las placas Super 7, también compatibles Pentium y

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K6. Las placas Socket 8, muy escasas, albergan los extinguidos procesadores Pentium Pro. Las placas Slot 1 son necesarias para suministrar soporte a los Pentium II/III y Celeron, y suelen disponer del formato ATX. Una variante son las placas Slot 2, soporte de la versión Xeon del Pentium II, utilizada en servidores profesionales. Finalmente, las placas Socket 370 alojan una versión especial de Celeron.

Procesador

El chip más importante de cualquier placa base es el procesador. Sin él la computadora no podría funcionar. A menudo este componente se denomina CPU, que describe a la perfección su papel dentro del sistema. El procesador es realmente el elemento central de procesamiento de datos.

Está formado por los siguientes elementos:

- ALU Unidad Aritmético Lógica. Realiza las operaciones matemáticas y lógicas toma de decisiones, comparaciones, etc. por ejemplo: el de realizar la suma, la forma en que realiza la operación.

- UC Unidad Central. Es el procesador propiamente dicho. Controla al resto de los componentes del computador. Para su correcto funcionamiento contiene un reloj que controla la velocidad a la que trabaja el procesador su velocidad se mide en MHz o GHz.

Memoria Central (R.A.M)

Habitualmente suele ser memoria caché y podemos distinguir entre:

- Caché interna o de primer nivel (L1). Se localiza dentro del propio procesador, teniendo un tamaño de 8 a 32 Kb. Al venir integrada en el procesador no puede ser ampliada; para ello habría que cambiar el procesador.

- Caché externa o de segundo nivel (L2). Hasta la aparición del procesador Pentium II, se encontraba fuera del procesador, en unos módulos insertados en un zócalo especial para este tipo de memoria. Desde los procesadores Pentium II incorporan, además de la caché de primer nivel, una caché de segundo nivel interna de 512 Kb y el correspondiente zócalo para poder insertar más. La memoria caché de segundo nivel puede ser de 64 Kb hasta 1 Mb.

El chipset

Determina el rendimiento y características de la misma. Determina lo que puede hacer el computador. A continuación se resumen algunas de las funciones y propiedades controladas por el Chipset

-La velocidad del bus 33, 40, 50, 55, 60, 66, 75, 83, 100… MHz.

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-El puente PCI/ISA.

- El soporte para el controlador de disco duro en placa EIDE o SCSI y sus características Modo, ATA…

- El controlador de DMA

- - El controlador de IRQ.

- - Los tipos de memoria soportados, SDRAM, chequeo de paridad

Modelos de Arquitectura de cómputo de segmentada y de multiprocesamiento

Para cada uno de los usuarios debe de ser similar al trabajo en el Sistema Centralizado.

-Seguridad interna en el sistema segmentado

-Se ejecuta en múltiples Computadoras.

-Tiene varias copias del mismo Sistema Operativo o de diferentes Sistemas Operativos que proveen los mismos servicios.

-Entorno de trabajo cómodo

-Dependiente de redes (LAN,MAN,WAN,etc.)

-Compatibilidad entre los dispositivos conectados

-Transparencia (El uso de múltiples procesadores y el acceso remoto debe de ser invisible)

La herramienta Globus ha emergido como el estándar de facto para la capa intermedia (middleware).

Globus tiene recursos para manejar:

La gestión de recursos(Protocolo de Gestión de Recursos en Malla o Grid Resource Management Protocol) Servicios de Información (Servicio de Descubrimiento y Monitorización o Monitoring and Discovery Service) Gestión y Movimiento de Datos (Acceso Global al Almacenamiento Secundario, Global Access to secondary Storage y FTP en malla, GridFTP)

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Computación de ciclos redundantes

El modelo de computación de ciclos redundantes, también conocido como computación zombi, es el empleado por aplicaciones como Seti@Home, consistente en que un servidor o grupo de servidores distribuyen trabajo de procesamiento a un grupo de computadoras voluntarias a ceder capacidad de procesamiento no utilizada.

SMP es el acrónimo de Symmetric Multi-Processing, multiproceso simétrico

Se trata de un tipo de arquitectura de ordenadores en que dos o más procesadores comparten una única memoria central.

La arquitectura SMP (Multi-procesamiento simétrico, también llamada UMA, de “Uniform Memory Access”), se caracteriza por el hecho de que varios microprocesadores comparten el acceso a la memoria. Todos los microprocesadores compiten en igualdad de condiciones por dicho acceso, de ahí la denominación “simétrico”. Los sistemas SMP permiten que cualquier procesador trabaje en cualquier tarea sin importar su localización en memoria; con un propicio soporte del sistema operativo, estos sistemas pueden mover fácilmente tareas entre los procesadores para garantizar eficientemente el trabajo.

Arquitectura NUMA

Multiproceso simétrico Una de las formas más fáciles y baratas de aumentar el rendimiento del hardware es poner más de una CPU en la placa. Esto se puede realizar haciendo que CPUs diferentes tengan trabajos diferentes (multiproceso asimétrico) o haciendo que todos se ejecuten en paralelo, realizando el mismo trabajo (multiproceso simétrico o SMP). El hacer multiproceso asimétrico requiere un conocimiento especializado sobre las tareas que la computadora debe ejecutar, lo que no está a nuestro alcance en un sistema operativo de propósito general como Linux. En cambio el multiproceso simétrico es relativamente fácil de implementar.

Unidad Central de Proceso

es el lugar donde se realizan las operaciones de cálculo y control de los componentes que forman la totalidad del conjunto del sistema informático.

El microprocesador central de una computadora se divide en

Unidad de Control Unidad Aritmético-Lógica Registros. El CPU debe tener un espacio de trabajo (almacenamiento

temporal) • Llamados registros • La cantidad y función varía dependiendo del diseño del procesador

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Arquitectura CPU

Explica la situación de sus componentes y permite determinar las posibilidades de que un sistema informático, con una determinada configuración, pueda realizar las operaciones para las que se va a utilizar.

Existen dos tipos mas comunes:

1) CISC: Su sistema de trabajo se basa en la microprogramación. Consiste en hacer que cada instrucción sea interpretada por un miniprograma.

2) RISC: Microprocesador con un conjunto de instrucciones muy reducidas en contraposición. se basan en estructuras simples y por lo tanto su complejidad total de la CPU es menor.

Tipos CPU

Minicomputadoras: una versión más pequeña de la Macrocomputadora. Mainframe Microcomputadoras o PC´: son computadoras para uso personal Supercomputadoras: Estas máquinas están diseñadas para procesar

enormes cantidades de información en poco tiempo y son dedicadas a una tarea específica.

Características CPU

La memoria central o simplemente memoria (interna o principal): se utiliza para almacenar información. En general, la información almacenada en memoria puede ser de dos tipos: las instrucciones de un programa y los datos con los que se operan las instrucciones.

La unidad elemental de memoria se llama byte(octeto)

Un byte tiene la capacidad de almacenar un caracter de información, y esta formado por un conjunto de unidades más pequeñas de almacenamiento denominadas bits, que son dígitos binarios (0 ó 1). Generalmente se acepta que un byte contiene ocho bits.

UNIDADES PERIFERICAS • Las unidades de comunicación: Permiten el dialogo con el exterior que son

las de entrada y salida ejemplo: teclado, monitor impresora, mouse.

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• Las memorias auxiliares: Sirven para almacenar grandes volumenes de datos de forma permanente por ejemplo: Unidades de discos y cintas magneticas.

Funcionamiento CPULa CPU procesa información almacenada en los bytes de la memoria. Esta información puede ser datos o instrucciones. Un dato es una representación binaria de una letra, un número, o un color; mientras que una instrucción le dice a la CPU que hacer con ese dato, es decir si sumarlo, si restarlo, moverlo, etc.

la CPU realiza tres operaciones básicas con los datos: puede leerlos, procesarlos , y escribirlos en la memoria. Es decir que, la CPU necesita solo cuatro elementos para realizar dichas operaciones con los datos: Las instrucciones, un puntero a las instrucciones (Instrucción Pointer), algunos registros, y la unidad aritmética lógica.

El Instrucción Pointer

le indica a la CPU en que lugar de la memoria necesita ser ubicada la instrucción.

Los Registros

Son lugares de almacenamiento temporario ubicados en la CPU. Un registro contiene datos que esperan ser procesados por cualquier instrucción, o datos que ya han sido procesados, como por ejemplo, la suma o resta de algún número, etc.

1.2.2.1 ARQUITECTURAS

La memoria de sólo lectura o ROM (acrónimo en inglés de read-only memory) es una clase de medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y otros dispositivos electrónicos. Los datos almacenados en la ROM no se pueden modificar -al menos no de manera rápida o fácil- y se utiliza principalmente para contener el firmware (programa que está estrechamente ligado a hardware específico, y es poco probable que requiera actualizaciones frecuentes) u otro contenido vital para el funcionamiento del dispositivo.

ARREGLO DE REGISTROS

El arreglo de registros almacena los datos que han sido programados en la ROM. Cada registro contiene un numero de celdas de memoria que es igual al tamaño de la palabra. En este caso, cada registro almacena una palabra de 8 bits. Los registros se disponen en un arreglo de matriz< cuadrada que es común a muchos circuitos de semiconductor. Podemos especificar la posición de cada registro como una ubicada en un reglon y una columna específicos.

BUFFER DE SALIDA

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El registro habilitado por las entradas de selección coloca el dato que tie!os que se encargan de trasmitirlos hacia las salidas externas siempre y cuando se encuentran en el estado de alta impedancia

ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (RAM)

Como sucede con la ROM, es útil pensar que la RAM consta de varios registros, cada uno de los cuales almacena una sola palabra de datos y tiene una dirección única. Las RAMS comúnmente vienen con capacidades de palabras de 1K, 4K, 8K, 16K, 64K, 128K, 256K, y 1024K, y tamaños de palabras de 1, 4, u 8 bits.

ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (EPROM)

ROM programable y borrable.

Una EPROM puede ser programada por el usuario y también puede borrarse y reprogramarse tantas veces como desee. Una ves programada, la EPROM es una memoria no volátil que contendrá sus datos almacenados indefinidamente.

El proceso para programar una EPROM implica la aplicación de niveles de voltaje especiales (comúnmente en un orden de 10 a 25 volts) a las entradas adecuadas del circuito en una cantidad de tiempo especificada (por lo general 50 minutos) por la localidad de dirección. El proceso de programación generalmente es efectuado por un circuito especial de programación que esta separando del circuito en el cual la EPROM eventualmente trabajara.

TIPOS MEMORIAS 1.2.2.1

MEMORIA RAM Memoria a la que se puede acceder de forma aleatoria;. RAM es el tipo más común de memoria en las computadoras y en otros dispositivos, tales como las impresoras, targetas de video etc. Tipos de RAM:

•DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica •SRAM (Static RAM), RAM estática

RAM dinámica necesita ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras que la

RAM estática no necesita ser refrescada tan frecuentemente, lo que la hace más rápida, pero también más cara que la RAM dinámica. Ambos tipos son volátiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se desconecta la alimentación.

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RAM y ROM

Se habla de RAM como memoria volátil, mientras que ROM es memoria no-volátil.

La mayoría de los computadores personales contienen una pequeña cantidad de ROM que almacena programas críticos tales como aquellos que permiten arrancar la máquina (BIOS CMOS). Además, las ROMs son usadas de forma generalizada en calculadoras y dispositivos periféricos tales como impresoras laser, cuyas ‘fonts’ estan almacenadas en ROMs.

VRAM

Siglas de Vídeo RAM, una memoria de propósito especial usada por los adaptadores de vídeo. A diferencia de la convencional memoria RAM, la VRAM puede ser accedida por dos diferentes dispositivos de forma simultánea. Esto permite que un monitor pueda acceder a la VRAM para las actualizaciones de la pantalla al mismo tiempo que un procesador gráfico suministra nuevos datos. VRAM permite mejores rendimientos gráficos aunque es más cara que la una RAM normal.

SIMMSiglas de Single In line Memory Module, un tipo de encapsulado consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, y que se inserta en un zócalo SIMM en la placa madre o en la placa de memoria. Los SIMMs son más fáciles de instalar que los antiguos chips de memoria individuales, y a diferencia de ellos son medidos en bytes en lugar de bits.

DIMM

Siglas de Dual In line Memory Module, un tipo de encapsulado, consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, que se inserta en un zócalo DIMM en la placa madre y usa generalmente un conector de 168 contactos

DIPSiglas de Dual In line Package, un tipo de encapsulado consistente en almacenar un chip de memoria en una caja rectangular con dos filas de pines de conexión en cada lado.

RAM Disk

Se refiere a la RAM que ha sido configurada para simular un disco duro y son particularmente útiles para aplicaciones que precisan de frecuentes accesos a disco. SRAMSiglas de Static Random Access Memory, es un tipo de memoria que es más rápida y fiable que la más común DRAM (Dynamic RAM). El término estática viene

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derivado del hecho que necesita ser refrescada menos veces que la RAM dinámica.

Los chips de RAM estática tienen tiempos de acceso del orden de 10 a 30 nanosegundos, mientras que las RAM dinámicas están por encima de 30

Latencia de memoria

CAS: indica el tiempo que tarda la memoria en colocarse sobre una celda.(lectura)

RAS: indica el tiempo que tarda la memoria en colocarse sobre una fila.(escritura)

ACTIVE: indica el tiempo que tarda la memoria en activar un tablero. (empesar a escribir de nuevo)

PRECHARGE: indica el tiempo que tarda la memoria en desactivar un tablero. (borrar o limpar la tabla)

Latencia de CL 4-8-6-12, 1.8v

MEMORIA ROM

La memoria ROM, también conocida como firmware, es un circuito integrado programado con unos datos específicos cuando es fabricado. Los chips de características ROM no solo se usan en ordenadores, sino en muchos otros componentes electrónicos también. Hay varios tipos de ROM

Hay 5 tipos básicos de ROM, los cuales se pueden identificar como:

* ROM * PROM * EPROM * EEPROM * Memoria Flash

Caracteristicas

* Los datos que se almacenan en estos chips son no volátiles, lo cual significa que no se pierden cuando se apaga el equipo.

* Los datos almacenados no pueden ser cambiados o en su defecto necesitan alguna operación especial para modificarse. Recordemos que la memoria RAM puede ser cambiada en al momento.

Funcionamiento ROM

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De un modo similar a la memoria RAM, los chips ROM contienen una hilera de filas y columnas, aunque la manera en que interactúan es bastante diferente. Mientras que RAM usualmente utiliza transistores para dar paso a un capacitador en cada intersección, ROM usa un diodo para conectar las líneas si el valor es igual a 1. Por el contrario, si el valor es 0, las líneas no se conectan en absoluto.

PROMLa peculiaridad es que solo pueden ser programados una vez.

EPROMLos EPROM (Erasable programmable read-only memory) solucionan este problema. Los chips EPROM pueden ser regrabados varias veces.

EEPROMComo se ha dicho, no se pueden añadir cambios a la EPROM; todo el chip sebe ser borrado. Aquí es donde entra en juego la EEPROM(Electrically erasable programmable read-only memory).

La Memoria flashEs una forma evolucionada de la memoria EEPROM que permite que múltiples posiciones de memoria sean escritas o borradas en una misma operación de programación mediante impulsos eléctricos, frente a las anteriores que sólo permite escribir o borrar una única celda cada vez. Por ello, flash permite funcionar a velocidades muy superiores cuando los sistemas emplean lectura y escritura en diferentes puntos de esta memoria al mismo tiempo.

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