Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 1 CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. EVOLUCION HISTORICA

Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A.

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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. EVOLUCION HISTORICA

Descripción Epoca Caracteristicas

Antecedentes Históricos - 1600 (S. XVII) Necesidad de contar (sólo sumas y restas):Piedrecillas, Uso de dedos, Abaco, Primera Reglas de Cálculo

Antecedentes Históricos 1642 - 1886 (S. XVII-XIX) Primeras calculadoras mecánicas: (4 operaciones básicas)1642 – Blaise Pascal ( + y - )1680 – Leibnitz ( + y - )1820 – C. Babbage ( +, - , *, / )1886 – H. Hollerith ( +, - , *, / ) Censo EEUU, Tarjetas perforadas

1ra. Generación 1938 - 1952 (S. XX) Basados en relees y tubos de vacío.Máquinas grandes y de consumo elevado.En un principio utilizaban lógica cableada y aritmética decimal.Von Neuman introduce el programa almacenado y la lógica binaria.Velocidad de Operación 100.000 operaciones x seg.

1942. Computador Eniac. Eckert y Mauchly. Universidad de Pensilvania ENIAC: Electronic Numerical Integrator and Computer

19.000 tubos de vacío – 30 tons.- 1000 m2 de superficie.Tiempo de suma 0,2 m seg. (5.000 sumas en 1 seg.)

1946. Computador EDVAC. J. Von Neumann. Universidad de Pensilvania EDVAC: Electronic Discrete Variable Automatic Calculator

8 tons.- 150 m2 de superficieTiempo de suma 0,86 m seg. (1.200 sumas en 1 seg.)


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. EVOLUCION HISTORICA

Descripción Epoca Caracteristicas

2da. Generación 1953 -1963 (S. XX) Basados en el transistor: Se reduce el tamaño, mayor confiabilidad dede operación, menor costo.Memoria de núcleos de ferrita.Se utilizan cintas y discos magnéticos.Aparecen lenguajes de alto nivel.Velocidad de Operación hasta 1.000.000 operaciones x seg. 1960. Computador IBM 401.

3da. Generación 1964 -1981 (S. XX) Utilización de circuitos integrados.Tecnologías de pequeña y mediana escala de integración (SSI y MSI).S.O. que permiten el manejo de memoria, multiprogramación, tiempo reale interactividad.Aparición de los microprocesadores.Alta velocidad y densidad de integración de los CI.Aparición de los PC e incursión del computador en la industria.Mejora de la interactividad.1977. APPLE I.

4da. Generación 1982 -?? (S. XX) Utilización de componentes de muy alta escala de integración (VLSI).Uso de lenguajes naturales (de quinta generación).Técnicas de segmentación.Desarrollo de los entornos multimedia y las redes de ordenadores y perif.1995. INTEL PENTIUM PRO


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. LOS POSTULADOS DE VON NEUMANN

- POSEER UN MEDIO DE ENTRADA PARA INGRESAR A LA MAQUINA INSTRUCCIONES Y DATOS.

- POSEER UN MEDIO DE SALIDA PARA ENTREGAR RESULTADOS DESDE LA MÁQUINA.

- POSEER UNA UNIDAD DE ALMACENAMIENTO PARA ALMACENAR POR SEPARADO DATOS E INSTRUCCIONES.

- POSEER UNA UNIDAD DE CALCULO TANTO ARITMÉTICAS COMO LÓGICAS, PARA GENERAR LOS RESULTADOS ESPERADOS.

- POSEER UNA UNIDAD DE CONTROL POR MEDIO DE LA CUAL SE PUEDA PRODUCIR UN ACCIONAR DE CONTROL SINCRONIZADO DE LAS ANTERIORES UNIDADES.


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. CONTROL POR PROGRAMA ALMACENADO

R

E

G

I

S

T

R

O

S

A

L

U

UNIDAD DE CONTROL

MEMORIA

SECUNDARIA

MEMORIA

PRINCIPAL

DISPOSITIVOS DE

ENTRADA

INTERFAZ DE

ENTRADA

DISPOSITIVOS DE

SALIDA

INTERFAZ DE

SALIDA

B U S

CPU


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EL COMPUTADOR DIGITAL. ARQUITECTURA BASE. BUS DE DATOS.

BUS DE DIRECCIONES

- Contiene la dirección de la memoria o el dispositivo de E/S con el que se desea comunicar el procesador. Es unidireccional. Puede acceder hasta 2^32 posiciones de memoria diferentes. (Tamaño del bus entre 16 y 32 bits.)

-BUS DE DATOS

- Sirve para intercambiar datos desde el procesador hacia las unidades externas.

-- Su tamaño es entre 8 y 32 bits.

-BUS DE CONTROL

- Transporta los comandos y otras señales necesarias para fundamentalmente sincronizar las actividades de E/S.


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. LA CPU.

CPU: UNIDAD CENTRAL DE PROCESOS

Es el corazón del computador. Se efectúan las operaciones aritméticas y lógicas, las de lectura y escritura en la memoria y las de control de entrada y salida de datos. Se compone de :

- UNIDAD DE CONTROL

- ULA

FABRICANTES IMPORTANTES: INTEL Y AMD

TIPOS DE TECNOLOGÍA:

RISC (Reduced Instrucción Set Code)

CISC (Complex Instrucción Set Code)

Los primeros utilizan menos transistores, consumen menos energía y la ejecución de las instrucciones es más rápida que los segundos.


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. LA UNIDAD DE CONTROL.

LEE UNA INSTRUCCIÓN

RECONOCE SU CÓDIGO DE OPERACIÓN

RECUPERA LOS OPERANDOS O DATOS NECESARIO

ACTIVA LA U-L-A

RESULTADO SE ENVÍA AL DESTINO DESEADO

DETERMINA LA SIGUIENTE INSTRUCCIÓN QUE DEBE EJECUTARSE

ALMACENA EN MEMORIA ESTA NUEVA INSTRUCCIÓN

NORMALMENTE UTILIZA LOS SIGUIENTES REGISTROS:

INSTRUCTION REGISTER: CONTIENE LA INSTRUCCIÓN QUE SE ESTÁ EJECUTANDO.

PROGRAM COUNTER: CONTIENE LA DIRECCIÓN DE LA SIGUIENTE INSTRUCCIÓN A EJECUTAR.

EFFECTIVE ADDRESS REG: CONTIENE LA DIRECCIÓN DE LOS DATOS QUE HAY QUE OBTENER DE

LA MEMORIA.


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. LA UNIDAD ARITMÉTICA-LÓGICA.

REALIZA OPERACIONES TIPO ARITMÉTICO COMO LÓGICAS

-SUMAS Y RESTAS

- FUNCIONES LÓGICAS: AND, OR


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. MEMORIA PRINCIPAL.

MEMORIA RAM (RANDOM ACCESS MEMORY)

- Se conoce como la memoria de trabajo del computador (~ 128Mbytes)

- Su acceso es permitido al usuario.

- Su unidad básica es 1 byte (8 bit)

1kbyte= 1024 bytes = 2^10 bytes

1Mbyte = 1.048.576 bytes = 2^10*2^10=2^20 bytes

MEMORIA ROM (READ ONLY MEMORY)

- Memoria de uso exclusivo del procesador

- Su acceso es prohibido al usuario.

- Almacena instrucciones, procedimientos y datos de control.

MEMORIA CACHE

- Memoria tipo RAM destinada a acelerar la ejecución de las instrucciones.

- Su unidad básica es idéntica a la RAM.


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. MEMORIA SECUNDARIA.

DISCO DURO (Hard Disk)

- Almacena gran cantidad de información (~ Gbytes)

- Pueden ser fijos o removibles.

- Se comunica con la CPU a través de la RAM.

DISCO FLEXIBLE (Diskette)

- Se utilizan como respaldo secundarios de los discos rígidos

- Almacenamiento de baja capacidad (1,44 Mbytes).

CINTAS MAGNÉTICAS

- Respaldo alternativo a los discos rígidos y flexibles.

- Su velocidad de acceso es baja.


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. MEMORIA SECUNDARIA.EL DISCO DURO

Los discos duros consisten en uno o más discos metálicos cuyas superficies están cubiertas por óxido magnetizable (ferroso). Los discos están montados en un eje rotatorio que gira a más de 5.000 rpm. Para grabar y leer datos, tienen un brazo radial que permite que sus cabezas lecto-grabadoras (una por superficie) alcance cualquier posición de dichas superficies. Para escribir, la cabeza se sitúa sobre la celda a grabar y se hace pasar por ella un pulso de corriente, lo cual crea un campo magnético en la superficie. Dependiendo del sentido de la corriente, así será la polaridad de la celda. Para leer, detectará un campo magnético que según se encuentre magnetizada en un sentido u otro, indicará si en esa posición hay almacenado un 0 o un 1.

Brazo móvil

Discos o platos

Pistas

Cilindro

Parámetros importantes del HD:

- Capacidad

- Tiempo de acceso ( ~ 50mseg.)

- Velocidad de transferencia (~ 80 MB/seg)

- Velocidad de rotación ( ~ 5.000 rpm)


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. DISPOSITIVOS DE ENTRADA.

TECLADO

SCANNER

MOUSE

WEB CAM

JOYSTICKS

LECTOR DE BARRAS


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. DISPOSITIVOS DE SALIDA.

MONITOR

IMPRESORA

PARLANTES

GRABADOR DE CD


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. OTROS ACCESORIOS.

TARJETA DE SONIDO

-Mejora el audio en especial para juegos y música.

TARJETA DE VIDEO

- Mejora todas aquellas aplicaciones que

tienen un entorno gráfico: Juegos, videos.

ACELERADOR GRAFICO

-Acelera la creación de imágenes contenidos

en videos y juegos.


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. TIPOS DE COMPUTADORES.

MAINFRAMES: (UNISYS, IBM)

- Mayor de 1.000 MIPS

- Gran cantidad de unidades de almacenamientos secundario. (GBytes)

- Sistemas de recuperación y de seguridad exclusivos

MINICOMPUTADORES: (DATA GENERAL, VAX)

-Mayor de 500 MIPS

- Arquitectura con múltiples procesadores

ESTACIONES DE TRABAJO: (HP, COMPAQ)

- MIPS entre 200 y 350

- Para gestión administrativa y operacionales en organizaciones.

- Ambiente de red.

COMPUTADORES PERSONALES (COMPAQ)

- MIPS mayor de 100

- Bajo costo, diseño modular, de buen rendimiento.


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RENDIMIENTO : Capacidad que tiene un sistema para realizar un trabajo en función del valor de una determinada característica. En los computadores el rendimiento dependerá de del tiempo de ejecución o de respuesta, es decir :

EL COMPUTADOR DIGITAL. ARQUITECTURA BASE. RENDIMIENTO.

en donde tenemos:

TIEMPO DE PROGRAMA :

TIEMPO DE INSTRUCCIÓN :


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CPI : No. de ciclos por instrucción, que aplicado a una tarea es igual a su media

aritmética ponderada:

Con:

Fcpu : Frecuencia, No. de ciclos de reloj por seg.

Tcpu : Periodo, Tiempo que dura un ciclo (es inverso a la frecuencia)


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DE AQUÍ SE DESPRENDE QUE PARA AUMENTAR EL RENDIMIENTO DE UN PROGRAMA SE DEBE:

- AUMENTAR LA FRECUENCIA DEL PROCESADOR

- DISMINUIR EL No. DE INSTRUCCIONES

- DISMINUIR EL NO. DE CICLOS POR INSTRUCCIÓN


=

FINALMENTE EL RENDIMIENTO VIENE DADO POR:


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OTRA MEDIDA DE RENDIMIENTO VIENE DADA POR :

MIPS : Millones de instrucciones que ejecuta el procesador en un seg.

MIPS = ( No. total de instrucciones / tiempo tardado en seg. ) x 10^-6

( No. de ciclos de reloj * Tcpu )

( 1 / Fcpu )


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EJERCICIOS DE RENDIMIENTO

1.- Se está ejecutando un programa en computador funcionando a 25 MHz, con las instrucciones por tarea distribuidas de la siguiente manera y con los ciclos de duración siguientes:

Se pide obtener todos los parámetros del rendimiento.


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SOLUCIÓN EJERCICIO 1

CPI = (30*3 + 30*1 + 40*2) / (30+30+40) => CPI = 2

Tp = (100 * 2 ) / (25*10^6 Hz) => Tp = 8 useg.

n = ( 1 / 8 useg) => n = 0,125 / (useg.)

MIPS = ( ( 25*10^6 Hz ) / ( 2)) * 10^-6 => 12,5 MIPS


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EJERCICIOS DE RENDIMIENTO

2.- Se tiene un Pentium IV con una frecuencia de trabajo de 2GHz en el cual, para calcular su rendimiento, ejecutamos un programa de prueba de 1000 instrucciones con proporciones las indicadas en la siguiente tabla.

Se pide obtener todos los parámetros del rendimiento.


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1.1.- INTRODUCCION A LA COMPUTACIÓNEL SOFTWARE


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR EL SOFTWARE

DEFINICION DE SOFTWARE:

El Software es un conjunto de programas, documentos, procedimientos, y rutinas asociados con la operación de un sistema basado en un computador.

HARDWARE

SOFTWARE DE

DESARROLLO

SOFTWARE DE

APLICACIÓN

SOFTWARE BÁSICO:

SISTEMA OPERATIVO


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR SISTEMA OPERATIVO

SISTEMA OPERATIVO:

-Programas básicos encargados de la gestión y funcionamiento de los recurso del computador.

- Administra los procesos ejecutados por los usuarios, asignando a cada uno de ellos un conjunto de recursos tales como : Procesador, Memoria, Unidades de E/S, Servicio de redes, Internet, etc.

- Permite que la interacción usuario-maquina, sea lo más amigable posible, proporcionando la interfaz básica de usuario :

- Líneas de Comando

- Sistema de ventanas

- Sistema de archivos y carpetas.

- Aumenta la productividad del hardware del sistema.


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR SOFTWARE DE APLICACIÓN

SOFTWARE DE APLICACIÓN:

El software para uso general ofrece la estructura para un gran número de aplicaciones empresariales, científicas y personales.

El software de hoja de cálculo, de diseño asistido por computadoras (CAD), de procesamiento de texto, de manejo de Bases de Datos, pertenece a esta categoría.

La mayoría de software para uso general se vende como paquete; es decir, con software y documentación orientada al usuario ( manuales de referencia, CD de instalación y demás ).

También existen los que realizan tareas especificas de apoyo tanto a la gestión administrativa como operativa de una empresa, en particular los que vimos en la parte 1 del curso, MRP (Material Requirements Planning), CRM (Customer Relationship Management), y otros como la Administración del RR.HH, Remuneraciones, etc.


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR SOFTWARE DE APLICACIÓN. EJEMPLOS

SOFTWARE DE APLICACIÓN (Ejemplos):

PROCESADORES DE TEXTO: Word, Wordperfect.

HOJAS DE CÁLCULO: Excel, Quatro.

BASES DE DATOS: Access, Oracle.

SOFTWARE DE PRESENTACIÓN: Power Point, Adobe Acrobat.

APLICACIONES DE TELECOMUNICACIONES Y REDES: Navegadores, Chat, FTP, e-mail.

APLICACIONES GRÁFICAS DE DISEÑO: AutoCad

APLICACIONES MULTIMEDIA E HIPERMEDIA: e-commerce

APLICACIÓN GESTION EMPRESARIAL: Máximo.


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CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR SOFTWARE DE DESARROLLO

SOFTWARE DE DESARROLLO:

- Para desarrollar aplicaciones y sistemas, usando lenguajes de programación.

- Se conciben para satisfacer requerimientos específicos en una empresa u organización.

- La construcción de una aplicación implica todo un desarrollo de un proyecto informático.

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