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Arquitectura de Maquina funcional, MI PC 2007

UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA. Arquitectura de Maquina funcional, MI PC 2007 . Ing. Edwin R Lacayo cruz Esp. Teleinformática. contenido. 1. Introducción a la Informática y sistema Digitales 2. Arquitectura de componente físico de computadora 3.Dispositivo de almacenamiento y periférico

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Arquitectura de Maquina funcional, MI PC 2007

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  1. UNIVERSIDAD CENTROAMERICANA Arquitectura de Maquina funcional, MI PC 2007 Ing. Edwin R Lacayo cruz Esp. Teleinformática

  2. contenido • 1. Introducción a la Informática y sistema Digitales • 2. Arquitectura de componente físico de computadora • 3.Dispositivo de almacenamiento y periférico • 4. Mantenimiento y instalación de sistema operativo

  3. TEMA: Introducción a la informática Y Sistema Digitales.

  4. Tema: Introducción a la Informática Objetivos • Explicar los conceptos fundamentales relacionados con la computación. • Identificar los cambios que han tenido los ordenadores a través del tiempo. • Clasificar los ordenadoressegún su capacidad de procesamiento y su tamaño. • Explicar la forma de representar y almacenar los datos en los ordenadores. • Realizar las operaciones necesarias, para convertir datos expresados en diferentes sistemas numéricos.

  5. Tema: Introducción a la Informática Contenidos • Conceptos fundamentales relacionados con la computación: Sistema informático, ordenador, datos e información. • Evolución de los ordenadoresen el tiempo: Características de la primera, segunda, tercera y cuarta generación. • Clasificación de los ordenadoressegún su capacidad de procesamiento y su tamaño: Supercomputador, mainframe, minicomputador, estación de trabajo y computador personal. • Representación de los datos: Conceptos de sistemas de numeración decimal, binario, octal y hexadecimal. Conversiones de binario a decimal y viceversa.

  6. Tema: Introducción a la Informática Definiciones ¿Qué es la informática? Es el término resultante de la contracción de los vocablos INFORmación y autoMÁTICA. Se define como el conjunto de conocimientos científicos y técnicos que hacen posible el procesamiento automático de los datos, mediante el uso de computadores, para producir información útil y significativa para el usuario.

  7. Tema: Introducción a la Informática Definiciones ¿Qué es un sistema? Es un conjunto de elementos o partes que se integran o relacionan para producir un resultado. Ejemplos: Una planta. El sistema solar. El cuerpo humano.

  8. Tema: Introducción a la Informática Definiciones ¿Qué es un sistema informático? Es el conjunto que resulta de la integración de cuatro elementos: • Hardware • Software • Datos • Personas Estos componentes se relacionan haciendo posible el procesamiento automático de los datos, a través de ordenadores, para producir información útil.

  9. Tema: Introducción a la Informática Definiciones ¿Qué es un ordenador? Es una máquina o dispositivo físico programable, que se utiliza para tratar o procesar información. • Sus principales características: • Responde, de manera precisa, a un conjunto específico de instrucciones. • Puede ejecutar una lista de instrucciones pre-grabadas.

  10. Unidad 1. Evolución histórica • Antecedentes • Ábaco (China) • Máquinas de calcular: • Napier, Siglo XVI: multiplicación, división • Pascal, Siglo XVII: suma, resta • Leibnitz: suma, resta, multiplic., división • Tarjetas perforadas (Jacquard, siglo XIX) • Máquina analítica (Babbage, 1834) • Máquinas de calcular mecánicas y electromecánicas (principios de Siglo XX) • Computador electromecánico (Aiken, 1944): cálculos balísticos

  11. Generaciones de computadoras

  12. Primera generación – Válvulas • ENIAC – ElectronicNumericalIntegrator and computer, 1946 • Primer computador electrónico de propósito general • Destinado a cálculo de tablas de fuego de armas • Máquina de Von Neumann Introdujo el concepto de máquina programada Almacenamiento de los programas y datos en memoria • Computadores comerciales Compañías: Sperry e IBM Computadores orientados a los cáluclos científicos y al procesamiento de grandes cantidades de datos Memorias de ferrita Cintas magnéticas como memorias de almacenamiento masivo

  13. Segunda Generación - Transistores • Mayor complejidad de las UC y ALU • Primeros lenguajes de alto nivel (ej: Fortran) • Aparición de los compiladores • TRADIC (Laboratorios Bell, 1954) Primer computador digital con transistores • PDP-1 (Digital Equipment Corporation,1957) 4K x 8 bits de memoria • ATLAS (Universidad de Manchester) Introducción del concepto de memoria virtual: disco magnético como memoria secundaria • IBM 7094 32K x 36 bits de memoria Introducción del canal de datos: módulo independiente de E/S con CPU e instrucciones propios Aparición del multiplexor de datos hacia la CPU o la memoria

  14. Tercera generación - CI • Consecuencias de la integración: • Disminución de precio • Incremento de velocidad por cercanía de componentes • Menor tamaño • Disminución de consumo de potencia • Disminución de temperatura • Conexiones más fiables • Introducción de las arquitecturas segmentadas, paralelas y la microprogramación • Desarrollo de sistemas operativos: varios usuarios para un mismo computador • Desarrollo de las memorias virtual y caché • Aparición de BASIC, Pascal (lenguajes de alto nivel) • Sistema 360 IBM Costo de miles de dólares Introducción del concepto de familia de computadoras Multiprogramación, priorización de interrupciones, mecanismos de protección de la memoria, controladores DMA, memoria caché • PDP 8 Tamaño para una mesa, precio reducido Introdujo el concepto de bus

  15. Cuarta generación - Microprocesadores • Memorias semiconductoras • Primer circuito con procesador completo • Procesadores INTEL • 4004, 8 bits, 1971 • 8080, 8 bits, 1974, uso general • 8086, 16 bits • 80286 • 80386, 32 bits, 1985 • Procesador Motorola MC680x0 • Computador Apple: primera PC • Aparición de las estaciones de trabajo • Aparición de la arquitectura RISC

  16. Quinta generación – Integración a gran escala • Utilización del microprocesador como elemento básico • Aparición de computadores portátiles y supercomputadores • Técnicas de segmentación y paralelismo • Memoria distribuida

  17. Bases del desarrollo de los computadores (1) • Avance tecnológico • Nivel de integración se ha multiplicado por 4 cada 3 años (Ley de Moore) • Incremento de la velocidad operativa • Precio igual para mayor densidad de integración • Disminución de tamaño del computador • Reducción de necesidades de potencia y refrigeración • Disminución de CI por sistema: mayor rapidez y fiabilidad

  18. Bases del desarrollo de los computadores (2) • Avances arquitectónicos • El modelo de Von Neumann • Microprogramación • Memoria principal • EDRAM (Enhanced DRAM) • CDRAM (Cache RAM) • SDRAM (Syncrhronus DRAM) • RDRAM (Rambus DRAM) • Memoria virtual • Memoria caché • Estructura RAID de memoria secundaria • Computadores segmentados • Procesadores superescalares y supersegmentados • Supercomputadores • Arquitectura RISC (Reduced Set InstructionComputer)

  19. Bases del desarrollo de los computadores (3) • Avances en las herramientas de diseño automático • Estudio jerárquico de sistemas • Utilización de herramientas automáticas • Captura de esquemáticos • Simulación • Ubicación y enrutamiento automáticos • Lenguajes de descripción de hardware

  20. Nivel 5 Nivel de lenguaje orientado a problemas Traducción (compilador) Nivel 4 Nivel de lenguaje ensamblador Traducción (ensamblador) Nivel 3 Nivel de sistema operativo Interpretación (SO) Nivel de arquitectura de conjunto de instrucciones Nivel 2 Nivel 1 Nivel de microarquitectura Hardware Nivel 0 Nivel de lógica digital Computadora de 6 niveles Interpretación (microprograma) o ejecución directa

  21. Descripción de los niveles • 0 - Nivel de lógica digital • Compuesto por dispositivos digitales (compuertas) • 1 - Nivel de microarquitectura • Colección de registros (memoria local) • ALU – Unidad de aritmética lógica • Camino de datos: • control por hardware • Control por microprograma: intérprete de las instrucciones del nivel 2

  22. Descripción de los niveles (2) • 2 - Nivel de arquitectura del conjunto de instrucciones – Nivel ISA • Instrucciones que el microprograma o los circuitos de ejecución en hardware ejecutan en forma interpretativa • 3 - Nivel de sistema operativo • S.O.: intérprete con capacidad de ejecutar nuevas funciones (instrucciones, organización de memoria, capacidad de ejecución de dos o más programas al mismo tiempo) • Puede ser un híbrido: instrucciones podrían ser ejecutadas por el microprograma o el control por hardware (similar al nivel 2)

  23. Descripción de los niveles (3) • 4 – Nivel de lenguaje ensamblador • Lenguaje simbólico • Programas en lenguaje ensamblador se traducen a un lenguaje de nivel 1, 2 ó 3 por medio de un programa denominado ensamblador • 5 – Nivel de lenguaje orientado hacia problemas • Lenguajes de alto nivel (C, C++, Java), utilizados por programadores de aplicaciones que resuelven problemas • Programas son traducidos a lenguajes de nivel 3 ó 4 por medio de compiladores • Puede consistir en un intérprete para un dominio de aplicación específico, utilizando términos especializados (ej: matemática simbólica)

  24. Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos de Sistema digitales Sistema de numeración decimal También llamado sistema de numeración Base 10, utiliza diez dígitos para representar cualquier cifra. Ellos son: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 Combinando estos dígitos, podemos construir cualquier número.

  25. Centena Decena Unidad Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Sistema de numeración decimal Ejemplo: El número 348 es un dato representado en sistema de numeración decimal. Lo construimos mediante: 3 x 102 + 4 x 101 + 8 * 100 = 300 + 40 + 8 = 348

  26. Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Sistema de numeración binario También llamado sistema de numeración Base 2, utiliza dos dígitos para representar cualquier cifra. Ellos son: 0, 1 Combinando estos dígitos, podemos construir cualquier número. Ejemplo: El número 110101 es un dato representado en sistema de numeración binario.

  27. Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Sistema de numeración binario Nosotros no estamos familiarizados con el sistema de numeración binario, entendemos más fácilmente los datos representados en sistema decimal. Para comprender mejor el número 110101, aplicamos un proceso de conversión, que nos lo muestre en sistema decimal.

  28. Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Sistema de numeración binario Ejemplo: El número 110101 en sistema binario equivale a: 1 x 25 + 1 x 24 + 0 x 23 + 1 x 22 + 0 x 21 + 1 * 20 = 32 + 16 + 0 + 4 + 0 + 1 = 53 en sistema decimal.

  29. Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Sistema de numeración binario También podemos realizar el proceso inverso. Ejemplo: El número 53 en sistema decimal equivale a: 53 / 2 = 26 ------------------------------------------ Resto: 1 26 / 2 = 13 -------------------------------- Resto: 0 13 / 2 = 6 --------------------------- Resto: 1 6 / 2 = 3 --------------------- Resto: 0 3 / 2 = 1 -------------- Resto: 1 1 / 2 = 0 ------- Resto: 1 110101 binario

  30. 27 26 25 24 23 22 21 20 Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Ejercicio: Calcule el equivalente decimal del numero binario 10001010 Sumamos las casillas que tienen 1 eignoramos las que tienen 0 128 + 8 + 2 = 138 en sistema decimal.

  31. 20 = 1 (Dedo pulgar) 21 = 2 (Dedo índice) 22 = 4 (Dedo corazón) 23 = 8 (Dedo anular) 24 = 16 (Dedo meñique) Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Y para los que quieren contar “con los dedos” …

  32. Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Sistema de numeración octal También llamado sistema de numeración Base 8, utiliza ocho dígitos para representar cualquier cifra. Ellos son: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 Sistema de numeración hexadecimal También llamado sistema de numeración Base 16, utiliza dieciséis dígitos para representar cualquier cifra. Ellos son: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F

  33. Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Los ordenadores representan todos sus datos en sistema de numeración binario. Los datos viajan, se procesan y se almacenan en los ordenadores a través de impulsos eléctricos. Estos impulsos se representan por dos estados: Prendido o apagado = 1 ó 0

  34. Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Unidades de medida para almacenamiento de datos Bit: Acrónimo de Binary Digit (Dígito binario), es la mínima unidad de información que viaja y se almacena en un computador. Cada bit representa un impulso eléctrico (1 ó 0). Byte: Acrónimo de BinaryTerm (Término binario), es un grupo de 8 bits que el ordenador utiliza para representar cada símbolo o caracter que conocemos, es decir un número, una letra, un signo de puntuación, etc. Con un byte, el ordenador puede representar 256 símbolos o caracteres diferentes.

  35. 00000011 00000100 00001000 3 4 8 Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Unidades de medida para almacenamiento de datos Bytes Ejemplo: Para representar el número 348 ¿Cuántos Bytes necesita nuestra computadora? El número está compuesto por 3 dígitos => Necesitamos 3 bytes

  36. Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Unidades de medida para almacenamiento de datos • El sistema de medición para almacenamiento de datos se fundamenta en: • Un Byte como medida base. • 1024 (210) como factor multiplicador para el incremento. • Los prefijos: Kilo, Mega, Giga, Tera, etc. • Así: • 1 KiloByte = 1024 Bytes • 1 MegaByte = 1024 KiloBytes = 1024 x 1024 Bytes • 1 GigaByte = 1024 MegaBytes = 1024 x 1024 KiloBytes …

  37. Terabytes Gigabytes Megbytes Kilobyte Byte Bit 1 8 1 1.024 8.192 1 1.024 1.048.576 8.388.608 1 1.024 1.048.576 1.073.741.824 1 1.024 1.048.576 1.073.741.824 Tema: Introducción a la Informática Representación de los datos De Sistema Digital Unidades de medida para almacenamiento de datos

  38. GRACIA POR SU ATENSION • HIJOS ESTAR SIEMPRE SUJETOS A LA SABIDURIA DEL SER DIVINO JEHOVÁ, PORQUE EN CALADOS PASTO ÉL LO LEVANTARA • SHALOM QUE DIOS LO VENDIGA

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