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

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

2 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 2 CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. EVOLUCION HISTORICA

3 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 3 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.

4 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 4 CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. CONTROL POR PROGRAMA ALMACENADO REGISTROSREGISTROS ALUALU UNIDAD DE CONTROL MEMORIA SECUNDARIA MEMORIA PRINCIPAL DISPOSITIVOS DE ENTRADA INTERFAZ DE ENTRADA DISPOSITIVOS DE SALIDA INTERFAZ DE SALIDA B U S CPU

5 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 5 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.

6 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 6 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.

7 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 7 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.

8 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 8 CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. LA UNIDAD ARITMÉTICA-LÓGICA. REALIZA OPERACIONES TIPO ARITMÉTICO COMO LÓGICAS -SUMAS Y RESTAS - FUNCIONES LÓGICAS: AND, OR

9 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 9 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.

10 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 10 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.

11 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 11 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)

12 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 12 CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. DISPOSITIVOS DE ENTRADA. TECLADO SCANNER MOUSE WEB CAM JOYSTICKS LECTOR DE BARRAS

13 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 13 CONCEPTOS BÁSICOS. EL COMPUTADOR ARQUITECTURA BASE. DISPOSITIVOS DE SALIDA. MONITOR IMPRESORA PARLANTES GRABADOR DE CD

14 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 14 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.

15 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 15 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.

16 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 16 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 :

17 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 17 EL COMPUTADOR DIGITAL. ARQUITECTURA BASE. RENDIMIENTO. CPI : No. de ciclos por instrucción, que aplicado a una tarea es igual a su media aritmética ponderada: Con: F cpu : Frecuencia, No. de ciclos de reloj por seg. T cpu : Periodo, Tiempo que dura un ciclo (es inverso a la frecuencia)

18 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 18 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 EL COMPUTADOR DIGITAL. ARQUITECTURA BASE. RENDIMIENTO. = FINALMENTE EL RENDIMIENTO VIENE DADO POR:

19 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 19 EL COMPUTADOR DIGITAL. ARQUITECTURA BASE. RENDIMIENTO. 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 * T cpu ) ( 1 / F cpu )

20 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 20 EL COMPUTADOR DIGITAL. ARQUITECTURA BASE. RENDIMIENTO. 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.

21 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 21 EL COMPUTADOR DIGITAL. ARQUITECTURA BASE. RENDIMIENTO. 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

22 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 22 EL COMPUTADOR DIGITAL. ARQUITECTURA BASE. RENDIMIENTO. 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.

23 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 23 1.1.- INTRODUCCION A LA COMPUTACIÓN EL SOFTWARE

24 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 24 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

25 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 25 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.

26 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 26 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.

27 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 27 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.

28 Unidad 1 Universidad Arturo Prat. "Computación". Prof. Miguel Carrasco A. 28 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.