Tendencias en las arquitecturas de computadores 

• Procesadores 
• Memoria interna
• Almacenamiento secundario

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PRINCIPALES COMPONENTES DEL COMPUTADOR

UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE SANTO DOMINGO

UASD-RECINTO SANTIAGO

FACULTAD DE CIENCIAS

ESCUELA DE INFORMÁTICA

LICENCIATURA EN INFORMÁTICA

                                                                     

ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR

·         PRINCIPALES COMPONENTES DEL COMPUTADOR

AEDINFO.

ASOCIACIÓN DE ESTUDIANTES DE INFORMÁTICA DE LA UASD

PRINCIPALES COMPONENTES  DE LA COMPUTADORA

EL PROCESADOR: también llamado Unidad Central de Proceso (UCP) (en inglés, Central Process Unit, CPU), es el lugar donde se interpretan y ejecutan las instrucciones de los programas. En él se distinguen dos partes principales: la unidad de control y la unidad aritmética lógica.

LA UNIDAD DE CONTROL: se encarga de dirigir y coordinar todos los elementos de la Computadora. Cuando llega una instrucción de un programa, la interpreta y activa o desactiva los componentes necesarios para que se ejecute la acción indicada en la instrucción. Por ejemplo, si la instrucción indica que se muestre un valor en pantalla, se activará la pantalla y se enviará el valor que se debe mostrar, y el dato aparece en el monitor.

LA UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA: se encarga de realizar las operaciones aritméticas y lógicas. Las operaciones aritméticas se refieren a las operaciones de cálculo que realizan los programas: sumas, restas, multiplicaciones, etcétera. Las operaciones lógicas son generalmente de comparación, por ejemplo, saber si un valor es mayor que otro, si dos valores son iguales, etcétera.

En las computadoras personales, la unidad de control y la unidad aritmética lógica se encuentran integradas en un solo chip que se denomina MICROPROCESADOR.

UN CHIP: es una tarjeta pequeña con un conjunto diminuto de componentes electrónicos y sus conexiones.

LA MEMORIA: es uno de los principales componentes de la computadora. Su función consiste en almacenar las instrucciones y los datos durante la ejecución de los programas. Según su comportamiento, se pueden distinguir dos tipos de memorias: la memoria RAM y la memoria ROM.

LA MEMORIA RAM (RANDOM ACCESS MEMORY):  es el lugar donde se almacenan las instrucciones de los programas que se están ejecutando y los datos que éstos manejan. La capacidad de la memoria RAM de la computadora se indica en megabytes.

LA MEMORIA RAM TIENE LAS SIGUIENTES CARACTERÍSTICAS:

• Es de acceso aleatorio, puesto que se puede ir directamente a una determinada posición de la memoria sin pasar por las anteriores.

• Es volátil, ya que cuando se apaga la computadora se borra todo su contenido.

• Es de lectura/escritura, es decir, que se pueden leer los datos que tiene almacenados y escribir en ella nuevos datos o resultados.

LA MEMORIA ROM (READ ONLY MEMORY): es una memoria permanente, es decir, no se borra al apagar la computadora. En ella están almacenadas las instrucciones básicas para el funcionamiento de la máquina y para las operaciones de entrada/salida (en inglés, Basic Input Output System, BIOS). Entre estas instrucciones se encuentra la rutina de arranque,

que se encarga de indicar al hardware los pasos para comprobar el estado de los componentes de la computadora y cargar el sistema operativo para empezar a trabajar.

LOS DISPOSITIVOS DE ENTRADA: sirven para introducir información en la computadora. Los más utilizados son el teclado, el ratón, el escáner, el CD-ROM, el joystick, el micrófono y las cámaras digitales.

LOS DISPOSITIVOS DE SALIDA: sirven para obtener la información que ha sido procesada por la computadora. Los más utilizados son el monitor, las impresoras y el plotter.

LOS DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO: son utilizados tanto para guardar como para recuperar información, por lo que también son considerados como dispositivos de entrada/salida.

TARJETA MADRE: La tarjeta madre es la tableta en donde se montan todos los componentes y sus interconexiones a manera de pistas (cobre adherido a la tarjeta). Básicamente es el dispositivo que aglutina a todos los demás, tales como microprocesador, buses, ranuras, zócalos, memoria, puertos, conectores, video, etc.

ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORAS

La organización de computadoras se refiere a las unidades funcionales de una computadora (como la unidad central de procesamiento, unidad de memoria y los dispositivos de entrada/salida) y sus interconexiones, que materializan especificaciones arquitectónicas.

La organización de una computadora y su arquitectura están estrechamente relacionadas; sin embargo, no se deben confundir la arquitectura con la organización, que en algunos casos suele ser usada como un sinónimo de esta última, puesto que la arquitectura se enfoca a la forma de construir las unidades funcionales para que realicen las funciones especificadas por su organización, al igual que su forma de comunicarse e interactuar entre ellas. Un ejemplo de atributos de la arquitectura computacional son el número de bits usados para representar los tipos de datos (números, caracteres, etc.), mecanismos de entrada/salida, entre otros. Algunos de los atributos de la organización son las interfaces entre la computadora y los periféricos, las señales de control en el hardware y la tecnología de la memoria usada.

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

Una visión típica de una arquitectura de computadora como una serie de capas de abstracción: hardware, firmware, ensamblador, kernel, sistema operativo y aplicaciones.

La ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadora. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (cpu) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.

También suele definirse como la forma de seleccionar e interconectar componentes de hardware para crear computadoras según los requerimientos de funcionalidad, rendimiento y costo.

El ordenador recibe y envía la información a través de los periféricos por medio de los canales. La UCP es la encargada de procesar la información que le llega al ordenador. El intercambio de información se tiene que hacer con los periféricos y la UCP. Todas aquellas unidades de un sistema exceptuando la UCP se denomina periférico, por lo que el ordenador tiene dos partes bien diferenciadas, que son: la UCP (encargada de ejecutar programas y que está compuesta por la memoria principal, la Unidad aritmético lógica (UAL) y la Unidad de Control) y los periféricos (que pueden ser de entrada, salida, entrada-salida y comunicaciones).

HISTORIA DE LA COMPUTACIÓN

La computación u ordenador, no es un invento de alguien en particular, sino el resultado evolutivo de ideas y realizaciones de muchas personas relacionadas con áreas tales como la electrónica, la mecánica, los materiales semiconductores, la lógica, el álgebra y la programación.  

HISTORIA DE LA COMPUTADORA 

EL ÁBACO. Quizás fue el primer dispositivo mecánico de contabilidad que existió. Se ha calculado que tuvo su origen hace al menos unos Cinco mil años y su efectividad ha soportado la prueba del tiempo. A este dispositivo no se le puede llamar computadora por carecer del elemento fundamental llamado programa. 

LA PASCALINA. El inventor y pintor Leonardo Da Vinci (1452-1519) trazo las ideas para una sumadora mecánica. Siglo y medio después, el filósofo y matemático francés Balice Pascal (1623-1519) por fin invento y construyo la primera sumadora mecánica. Se le llamo Pascalina y funcionaba como maquinaria a base de engranes y ruedas, con estas máquinas, los datos se representaban mediante las posiciones de los engranes, y los datos de introducían manualmente estableciendo dichas posiciones finales de las ruedas, de manera similar a como leemos los números en el cuentakilómetros de un automóvil.

MAQUINA ANALÍTICA. El inventor Charles Babbage (1793-1871), Visionario inglés y catedrático de Cambridge, hubiera podido acelerar el desarrollo de las computadoras si él y su mente inventiva hubieran nacido 100 años después. Adelanto la situación del hardware computacional al inventar la "Maquina de Diferencias". Capaz de calcular tablas matemáticas. En 1834, cuando trabajaba en los avances de la máquina de diferencias de Babbage concibió la idea de una "Maquina Analítica". 

En esencia, esta era una computadora de propósitos generales. Conforme con su diseño, la maquina analítica de Babbage podía sumar, substraer, multiplicar y dividir en secuencias automáticas a una velocidad de sesenta sumas por minutos. El diseño requería miles de engranes y mecanismos que cubrirían el área de un campo de fútbol y necesitaría accionarse por una locomotora. 

Los escépticos le pusieron el sobrenombre de " la locura de Babbage". 

Charles Babbage trabajo en su máquina analítica hasta su muerte. 

LA TARJETA PERFORADORA

El telar de tejido, inventado en 1801 por el francés Jodeph-Marie Jackard (1753-1834), usando todavía en la actualidad, se controla por medio de tarjetas perforadas. 

El telar de Jackard opera de la manera siguiente: las tarjetas se perforan categóricamente y se acomodan en cierta secuencia para indicar un diseño de tejido en particular. Charles Babbage quiso aplicar el concepto de las tarjetas perforadas del telar de Jackard en su motor analítico.

ENIAC

En 1947 se construyó en la Universidad de Pennsylvania la ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) que fue la primera computadora electrónica, el equipo de diseño lo encabezaron los ingenieros John Mauchly y John Eckert. Esta máquina ocupaba todo un sótano de la Universidad, tenía más de 18 000 tubos de vacío, consumía 200 KW de energía eléctrica y requería todo un sistema de aire acondicionado, pero tenía la capacidad de realizar cinco mil operaciones aritméticas en un segundo. 

PRIMERA GENERACIÓN

 (De 1951 a 1958) Las computadoras de la primera Generación emplearon bulbos para procesar información. Los operadores ingresaban los datos y programas en código especial por medio de tarjetas perforadas. El almacenamiento interno se lograba con un tambor que giraba rápida mente, sobre el cual un dispositivo de lectura/escritura colocaba marcas magnéticas. Esas computadoras de bulbos eran mucho más grandes y generaban más calor que los modelos contemporáneos.

Esta generación abarco la década de los cincuenta. Y se conoce como la primera generación. Estas máquinas tenían las siguientes características:

·        Estas máquinas estaban construidas por medio de tubos de vacío.

·        Eran programadas en lenguaje de máquina.

En esta generación las máquinas son grandes y costosas (de un costo aproximado de ciento de miles de dólares).

En 1951 aparece la UNIVAC (NIVersAl Computer), fue la primera computadora comercial, que disponía de mil palabras de memoria central y podían leer cintas magnéticas, se utilizó para procesar el censo de 1950 en los Estados Unidos.

En las dos primeras generaciones, las unidades de entrada utilizaban tarjetas perforadas, retomadas por Herman Hollerith (1860 - 1929), quien además fundó una compañía que con el paso del tiempo se conocería como IBM (International Bussines Machines).

La computadora más exitosa de la primera generación fue la IBM 650, de la cual se produjeron varios cientos. Esta computadora que usaba un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnético, que es el antecesor de los discos actuales. 

SEGUNDA GENERACIÓN 

Cerca de la década de 1960, las computadoras seguían evolucionando, se reducía su tamaño y crecía su capacidad de procesamiento. También en esta época se empezó a definir la forma de comunicarse con las computadoras, que recibía el nombre de programación de sistemas.

•       Las características de la segunda generación son las siguientes:

•       Están construidas con circuitos de transistores.

•       Se programan en nuevos lenguajes llamados lenguajes de alto nivel.

 En esta generación las computadoras se reducen de tamaño y son de menor costo. Aparecen muchas compañías y las computadoras eran bastante avanzadas para su época como la serie 5000 de Burroughs y la ATLAS de la Universidad de Manchester.

El usuario de las computadoras va cambiando y evolucionando con el tiempo. De estar totalmente desconectado a ellas en las máquinas grandes pasa la PC a ser pieza clave en el diseño tanto del hardware como del software.

Aparece el concepto de “human” interface que es la relación entre el usuario y su computadora. Se habla entonces de hardware ergonómico (adaptado a las dimensiones humanas para reducir el cansancio), diseños de pantallas antirreflejos y teclados que descansen la muñeca. 

TERCERA GENERACIÓN

Con los progresos de la electrónica y los avances de comunicación con las computadoras en la década de los 1960, surge la tercera generación de las computadoras. Se inaugura con la IBM 360 en abril de 1964.

Las características de esta generación fueron las siguientes:

·        Su fabricación electrónica está basada en circuitos integrados.

·        Su manejo es por medio de los lenguajes de control de los sistemas operativos.

El sistema operativo de la serie 360, se llamó OS que contaba con varias configuraciones, incluía un conjunto de técnicas de manejo de memoria y del procesador que pronto se convirtieron en estándares.

En 1964 CDC introdujo la serie 6000 con la computadora 6600 que se consideró durante algunos años como la más rápida.

En la década de 1970, la IBM produce la serie 370. Estas computadoras se caracterizan por ser muy potentes y veloces.

A mediados de la década de 1970, aparecen en el mercado las computadoras de tamaño mediano, o minicomputadoras que no son tan costosas como las grandes (llamadas también como mainframes que significa también, gran sistema), pero disponen de gran capacidad de procesamiento. 

CUARTA GENERACIÓN

Aquí aparecen los microprocesadores que es un gran adelanto de la microelectrónica, son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante. Las microcomputadoras con base en estos circuitos son extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se extiende al mercado industrial. Aquí nacen las computadoras personales que han adquirido proporciones enormes y que han influido en la sociedad en general sobre la llamada "revolución informática".

En 1976 Steve Wozniak y Steve Jobs inventan la primera microcomputadora de uso masivo y más tarde forman la compañía conocida como la Apple que fue la segunda compañía más grande del mundo, antecedida tan solo por IBM; y esta por su parte es aún de las cinco compañías más grandes del mundo.

Con el surgimiento de las computadoras personales, el software y los sistemas que con ellas de manejan han tenido un considerable avance. También las industrias del Software de las computadoras personales crece con gran rapidez, Gary Kildall y William Gates se dedicaron durante años a la creación de sistemas operativos y métodos para lograr una utilización sencilla de las microcomputadoras (son los creadores de CP/M y de los productos de Microsoft).

No todo son microcomputadoras, por supuesto, las minicomputadoras y los grandes sistemas continúan en desarrollo. De hecho las máquinas pequeñas rebasaban por mucho la capacidad de los grandes sistemas de 10 o 15 años antes, que requerían de instalaciones costosas y especiales, pero sería equivocado suponer que las grandes computadoras han desaparecido; por el contrario, su presencia era ya ineludible en prácticamente todas las esferas de control gubernamental, militar y de la gran industria. Las enormes computadoras de las series CDC, CRAY, Hitachi o IBM por ejemplo, eran capaces de atender a varios cientos de millones de operaciones por segundo.

Características:

•      Microprocesador

•      Chips de memoria.

•      Micro-miniaturización

En este Blog se proyectarán informaciones competente a la carrera Licenciatura en Informática de la Universidad Autónoma de Santo Domingo.

Este nuevo proyecto busca por todo los medio posible lograr su aprobación y así  realizar el propósito para la cual dicha asociación fue creada. 

AEDINFO se crea con el fin de reunir, informar y organizar a los estudiantes y a los  interesados en  estudiar la  carrera de informática en la Universidad Autónoma de Santo Domingo.