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1.1 ARQUITECTURA BÁSICA Y SUS OPERACIONES

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Gabriel Rodriguez

on 8 June 2015

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ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS
UNIDAD 1
1.1 ARQUITECTURA BÁSICA Y SUS OPERACIONES
1.1 ARQUITECTURA BÁSICA Y SUS OPERACIONES
Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base.

Memoria cache: es una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a alcance directo ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera para adquisición de datos.
1.1 ARQUITECTURA BÁSICA Y SUS OPERACIONES
1.1 ARQUITECTURA BÁSICA Y SUS OPERACIONES
Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y sus datos.

Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto es análogo a una línea de teléfono.
El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital. En otras palabras, el microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan cálculos bajo un programa de control.
Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador en otro chip.

Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro tiene disponible para algunos usos particulares.

1.2 TIPOS DE ARQUITECTURA EN LA EVOLUCIÓN DEL CPU
1.2 TIPOS DE ARQUITECTURA EN LA EVOLUCIÓN DEL CPU
CISC: El sistema de trabajo se basa en el micro programación. Consiste en hacer cada instrucción sea interpretada por un mini programa.

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.
1.2 TIPOS DE ARQUITECTURA EN LA EVOLUCIÓN DEL CPU
El CPU 8086 fue uno de los primeros CPU’s de 16 Bits que salió al mercado, y era muy avanzado a su época. Sus principales características son:

-Ancho de bus de 16 Bits.

-Un bus de direccionamiento de 20 Bits.

-Alimentación única a +5V.

-Dos procesadores independientes en su interior: Una unidad de comunicación con los buses y una unidad de ejecución de instrucciones.

-Una serie de registros de 16 Bits.
1.2 TIPOS DE ARQUITECTURA EN LA EVOLUCIÓN DEL CPU
IBM encargó a Intel un CPU compatible con el 8086 pero de menor precio, de manera que se diseñó un CPU idéntico al 8086 pero con un bus de datos de sólo 8 Bits, denominada 8088. Pronto se hizo muy popular, puesto que por su menor precio, el PC fue más económico.
1.2 TIPOS DE ARQUITECTURA EN LA EVOLUCIÓN DEL CPU
Por supuesto, también apareció el coprocesador de turno, denominado 80287, con una serie de mejoras en el cálculo y en velocidad de ejecución.

Sin embargo, no se siguió investigando para aumentar las prestaciones del 286, ya que estaba a punto de aparecer el CPU que marcó la revolución: El 80386. 7 ITS Arquitectura de Computadoras
1.3 ARQUITECTURA MULTINUCLEADA
1.3 ARQUITECTURA MULTINUCLEADA
HISTORIA

Se puede decir que el primer procesador multinúcleo en el mercado fue el IBM Power 4 en el año 2000. Una alternativa a los procesadores multinúcleo son los sistemas multiprocesadores, que consisten en una placa madre que podía soportar desde 2 a más procesadores. El rendimiento es bastante bueno, pero también es bastante caro.
1.3 ARQUITECTURA MULTINUCLEADA
DESCRIPCIÓN

Un microprocesador multinúcleo es aquel que combina dos o más procesadores independientes en un sólo circuito integrado. Un dispositivo doble núcleo contiene solamente dos microprocesadores independientes. En general, los microprocesadores multinúcleo permiten que una computadora trabaje con Multiprocesamiento, es decir procesamiento en simultáneo con dos o más procesadores.
1.3 ARQUITECTURA MULTINUCLEADA
CLASES DE PROCESADORES MULTINUCLEOS

Antes de comenzar a nombrar los diferentes procesadores multinucleo definiéremos lo que es HyperThreading.

HyperThreading: esta tecnología fue creada por Intel, para los procesadores Pentium 4 más avanzados. El Hyperthreading hace que el procesador funcione como si fuera dos procesadores. Esto fue hecho para que tenga la posibilidad de trabajar de forma multihilo (multithread) real, es decir pueda ejecutar muchos hilos simultáneamente.
1.3 ARQUITECTURA MULTINUCLEADA
CLASES DE PROCESADORES

 1997 INTEL PENTIUM II

Un procesador de 7.5 millones de transistores, rendimiento de la ejecución de código de 16 bits, eliminar la memoria cache de segundo nivel permite capturar, revisar y compartir fotos vía internet.

 1998 INTEL PENTIUM II XEON

Cumplir requisitos de desempeño en computadoras de medio rango, servidores más potentes y estaciones de trabajo.

 1999 INTELPENTIUM III XEON

Refuerza el procesamiento multimedia, particularmente las aplicaciones de video.
1.4 MULTIPROCESAMIENTO (MULTIHILOS) EN MULTINUCLEO.
1.4 MULTIPROCESAMIENTO (MULTIHILOS) EN MULTINUCLEO.
Las unidades centrales de procesamiento con capacidad para multihilo, tiene soporte en hardware para ejecutar eficientemente múltiples hilos de ejecución.

Los múltiples hilos pueden inferir uno con el otro al compartir recursos de hardware como caches o translation lookaside buffer.
1.4 MULTIPROCESAMIENTO (MULTIHILOS) EN MULTINUCLEO.
Los hilos aumentan la eficiencia de la comunicación entre programas en ejecución.

En la mayoría de los sistemas en la comunicación entre procesos deben intervenir el núcleo para ofrecer protección de los recursos, en cambio entre hilos pueden comunicarse entre sí sin la innovación del núcleo. 10 ITS Arquitectura de Computadoras
UNIDAD 2
2.1. ORGANIZACIÓN BASICA
En un computador existen diversos tipos de memoria (tiempo de acceso, costo, tamaño).Y se organizan de la siguiente forma:

REGISTRO: Utilizada directamente por el procesador.

CACHE: Interna-media, unidad de procesamiento.

MEMORIA PRINCIPAL: RAM.

MEMORIA EXTERNA: De almacenamiento masivo no volátil (Disco Duro, Medios ópticos, cintas).
2.2. ACCESO A LOS DATOS Y TEMPORIZACIÓN.
Para afrontar la necesidad de acceso de datos, se definió un canal de acceso directo a la memoria denominada DNA (Direct Memory Access) por sus siglas en ingles.

El canal DMA es un acceso a una ubicación y una “dirección de fin” hace referencia. Este método permite que un periférico utilice canales especiales que le den acceso directo a la memoria, sin involucrar al microprocesador.
2.3. TIPOS DE MEMORIAS
Memoria RAM: es donde el computador guarda los datos que esté utilizando en el momento presente. Se llama así porque es posible acceder a cualquier ubicación de ella aleatoria y rápidamente.

Memoria ROM: se utiliza para almacenar los programas que ponen en marcha el ordenador y realiza los diagnósticos. De igual manera permite acceso aleatorio.
2.3. TIPOS DE MEMORIAS
Memoria cache: es una memoria en la que se almacena una serie de datos para su rápido acceso, está integrada en el procesador para almacenar una serie de instrucciones para acceder instantáneamente.

Memoria Flash: consiste en una pequeña tarjeta destinada a almacenar grandes cantidades de información en un espacio muy reducido, son denominados no volátiles ya que conservan los datos aun cuando no se encuentran conectadas a la corriente eléctrica
UNIDAD 3
3.1 BUSES Y LA TRANSFERENCIA DE LA INFORMACIÓN
En el bus se encuentran dos pistas separadas, el bus de datos y el bus de direcciones. La CPU escribe la dirección de la posición deseada de la memoria en el bus de direcciones accediendo a la memoria, teniendo cada una de las líneas carácter binario.
Es decir solo pueden representar 0 o 1 y de esta manera forman conjuntamente el número de la posición dentro de la memoria (es decir: la dirección).
3.2 EVOLUCIÓN DE LOS BUSES Y EL TAMAÑO DEL DATO
La tendencia en los últimos años hacia el uso de buses seriales como el USB, Firewire para comunicaciones con periféricos, reemplazando los buses paralelos, incluyendo el caso del microprocesador con el chipset en la placa base, a pesar de que el bus serial posee una lógica compleja (requiriendo mayor poder de cómputo que el bus paralelo) se produce a cambio de velocidades y eficacias mayores.
3.3 TIPOS DE PUERTOS ESTÁNDAR
Cada máquina conectada a una red utilizando el protocolo TCP / IP, tiene asignado un grupo de 4 bloques de un máximo de 3 cifras que van del 0 al255 que la identifica como única en la red a la que está conectada, de forma que pueda recibir y enviar información de y a otras máquinas en concreto. A este grupo de cifras se le denomina dirección IP.
3.4 ENTRADA Y SALIDA DE DATOS A DISPOSITIVOS PERIFÉRICOS
PERIFÉRICOS DE ENTRADA

Son los que permiten introducir datos externos a la computadora para su posterior tratamiento por parte de la CPU. Estos datos pueden provenir de distintas fuentes, siendo la principal un ser humano. Entre los cuales se encuentran:
3.4 ENTRADA Y SALIDA DE DATOS A DISPOSITIVOS PERIFÉRICOS
PERIFÉRICOS DE SALIDA

Son los que reciben la información procesada por la CPU y la reproducen, de modo que sea perceptible por el usuario.
UNIDAD 4
4.1 CARACTERÍSTICAS DE LOS PRIMEROS CHIPSET
Un chipset (traducido como circuito integrado auxiliar) es el conjunto de circuitos integrados diseñados con base a la arquitectura de un procesador(en algunos casos, diseñados como parte integral de esa arquitectura), permitiendo que ese tipo de procesadores funcionen en una placa base.

El chipset determina muchas de las características de una placa base y por lo general la referencia de la misma está relacionada con la del chipset.
4.2. LAS MEJORAS EN LA EVOLUCIÓN DE LOS CHIPSETS.
– IGP 3x0, Mobility Radeon 7000 IGP - Primeros chipsets de ATI. Incluye un procesador de gráficos 3D compatible con DirectX 7.

– 9100 IGP. Sistema de segunda generación de chipsets. IXP250 southbridge. ATI se destacó al completar el primer chipset propio para placas madre, incluyendo un 20 ITS Tequila Arquitectura de Computadoras

Southbridge construido por ATI. Además una actualización de procesadores gráficos de clase DirectX 8.1.
4.2. LAS MEJORAS EN LA EVOLUCIÓN DE LOS CHIPSETS.
– Xpress 200/200P - Chipsets PCI Express hechos para Athlon 64 y Pentium 4. Soporta SATA.

– Xpress 3200 .Similar a la Xpress 200, pero diseñado para un óptimo rendimiento de CrossFire. AMD 580X CrossFire chipset - edición AMD del renombrado 3200 Xpress, debido a la adquisición de AMD ATI.

– 690G, Xpress 1250. Para las plataformas AMD e Intel. Incluye procesador gráficos DirectX 9

– Chipset AMD serie 700 - exclusivamente para procesadores AMD, este chipset es un fenomenal apoyo a la familia y a los entusiasta de la plataforma de procesadores Quad FX (790FX).
4.3. LAS CARACTERÍSTICAS DE LOS CHIPSETS ACTUALES.
AMD 740G chipset (ATI Radeon 2100 graphics) (RS740) –AMD 780V chipset (ATI Radeon 3100 graphics) (RS780C) –AMD 780G chipset (ATI Radeon HD 3200 graphics (RS780G)

El 740G se caracteriza por tener características muy atractivas debido a que está basado en el antiguo 690G, aunque con algunas pequeñas mejoras. El chipset 690G trajo consigo un rendimiento sorprendente, aunque el SB600 hacía que no fuera del todo perfecto.
4.4 DESEMPEÑO DE LAS COMPUTADORAS ACTUALES
El desempeño de un computador puede tener diferentes medidas de elección para diferentes usuarios. Para un usuario individual que está ejecutando un único programa, la computadora con mayor rendimiento es aquella que complete la ejecución de su programa en menor tiempo. Sin embargo, para el administrador de un centro de cómputos, que tiene múltiples tareas que realizara la vez, la de mayor rendimiento es la que le realice más tareas en menor tiempo. Como elemento común, sin embargo, se evidencia que la medida del rendimiento del computador es el tiempo.
UNIDAD 5
5.1. ORGANIZACIÓN DEL MICROCONTROLADOR.


En la estructura básica de cualquiera microcontrolador encontraremos los siguientes elementos:

 Procesador

 Buses

 Memoria de programas

 Memoria de datos

 Periféricos

 Puertos de E/S.
5.1. ORGANIZACIÓN DEL MICROCONTROLADOR.


Aún cuando el microcontrolador es una computadora embebida dentro de un circuito integrado, se compone de un núcleo y un conjunto de circuitos adicionales. 23 ITS Tequila Arquitectura de Computadoras

Dentro del núcleo se encuentran el procesador y la memoria, todo ello estructurado de forma tal que conforme una arquitectura de computadora.

En esta figura, vemos al microcontrolador metido dentro de un encapsulado de circuito integrado, con su procesador (CPU), buses, memoria, periféricos y puertos de entrada salida.
5.2. Conjunto de instrucciones y lenguaje ensamblador
5.3. Características y uso de elementos del micro controlador (puertos, temporizadores, convertidores).

Los micros controladores son diseñados para reducir el costo económico y el consumo de energía de un sistema en particular. El tamaño de la unidad central de procesamiento, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de la aplicación.

5.3. Características y uso de elementos del micro controlador (puertos, temporizadores, convertidores).

Temporizadores y contadores
Son circuitos sincrónicos para el conteo de los pulsos que llegan a su poder para conseguir la entrada de reloj. Si la fuente de un gran conteo es el oscilador interno del micro controlador es común que no tengan un pin asociado, y en este caso trabajan como temporizadores. Por otra parte, cuando la fuente de conteo es externa, entonces tienen asociado un pin configurado como entrada, este es el modo contador.

5.4. Aplicaciones de los micro controladores

Cada vez existen más productos que incorporan un micro controlador con el fin de aumentar sustancialmente sus prestaciones, reducir su tamaño y coste, mejorar su fiabilidad y disminuir el consumo.

Algunos fabricantes de micro controladores superan el millón de unidades de un modelo determinado producidas en una semana. Este dato puede dar una idea de la masiva utilización de estos componentes.
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