Contenido temático

1. Historia de los equipos de cómputo 1.1 Cronología de los equipos de cómputo 1.2 Familias de procesadores 1.3 Avance tecnológico de los microprocesadores 2. Estructura y sistemas de una computadora 2.1 Conceptos básicos de una computadora 2.2 Estructura básica de una Pc 3. Microprocesadores 3.1 Qué es un microprocesador 3.2 Características de los microprocesadores 3.3 Diferencia de microprocesador y microcontrolador

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4. Arquitecturas 4.1 Arquitectura de la Pc 4.2 Arquitectura normal 4.3 Arquitectura paralela 4.4 Arquitectura de los MP 4.5 Arquitectura SISC 4.6 Arquitectura RISC 5. Representación y transporte de los datos 5.1 Tipos de dispositivos (digital y analógico) 5.2 Representación de los datos 6. Clasificación de las memorias 6.1 Tipos de memorias 6.2 Medios físicos de almacenamiento

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7. Entradas y salidas (input/output) 7.1 Tipos de tarjetas de E/S 7.2 Características de tarjetas de E/S 7.3 Ranuras de expansión 7.4 Puertos 8. Actualización e instalación de una Pc 8.1 Instalación de periféricos de multimedia 8.2 Instalación de memorias 8.3 Instalación de Fax/modem 9. Herramientas y programas para el servicio de una Pc 9.1 Elementos básicos para el servicio 9.2 Utilerías para el servicio 9.3 Programas integrados para el servicio

EVOLUCIÓN DE LOS EQUIPOS DE COMPUTO PRIMERA GENERACION En esta generación había una gran desconocimiento de las capacidades de las computadoras, puesto que se realizó un estudio en esta época que determinó que con veinte computadoras se saturaría el mercado de los Estados Unidos en el campo de procesamiento de datos. Esta generación abarco la década de los cincuenta. Y se conoce como la primera generación. Estas máquinas tenían las siguientes características: Usaban tubos al vacío para procesar información. Usaban tarjetas perforadas para entrar los datos y los programas. Usaban cilindros magnéticos para almacenar información e instrucciones internas. Eran sumamente grandes, utilizaban gran cantidad de electricidad, generaban gran cantidad de calor y eran sumamente lentas. Se comenzó a utilizar el sistema binario para representar los datos. En esta generación las máquinas son grandes y costosas (de un costo aproximado de 10,000 dólares). 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.

EVOLUCIÓN DE LOS EQUIPOS DE COMPUTO SEGUNDA GENERACION 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. Algunas computadoras se programaban con cinta perforadas y otras por medio de cableado en un tablero. Características de está generación: Usaban transistores para procesar información. Los transistores eran más rápidos, pequeños y más confiables que los tubos al vacío. 200 transistores podían acomodarse en la misma cantidad de espacio que un tubo al vacío. Usaban pequeños anillos magnéticos para almacenar información e instrucciones. cantidad de calor y eran sumamente lentas. Se mejoraron los programas de computadoras que fueron desarrollados durante la primera generación. Se desarrollaron nuevos lenguajes de programación como COBOL y FORTRAN, los cuales eran comercialmente accsesibles. Se usaban en aplicaciones de sistemas de reservaciones de líneas aéreas, control del tráfico aéreo y simulaciones de propósito general. La marina de los Estados Unidos desarrolla el primer simulador de vuelo, "Whirlwind I". Surgieron las minicomputadoras y los terminales a distancia. Se comenzó a disminuir el tamaño de las computadoras

EVOLUCIÓN DE LOS EQUIPOS DE COMPUTO TERCERA GENERACION La tercera generación de computadoras emergió con el desarrollo de circuitos integrados (pastillas de silicio) en las que se colocan miles de componentes electrónicos en una integración en miniatura. Las computadoras nuevamente se hicieron más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran energéticamente más eficientes. El ordenador IBM-360 dominó las ventas de la tercera generación de ordenadores desde su presentación en 1965. El PDP-8 de la Digital Equipment Corporation fue el primer miniordenador. Características de está generación: Se desarrollaron circuitos integrados para procesar información. Se desarrollaron los "chips" para almacenar y procesar la información. Un "chip" es una pieza de silicio que contiene los componentes electrónicos en miniatura llamados semiconductores. Los circuitos integrados recuerdan los datos, ya que almacenan la información como cargas eléctricas. Surge la multiprogramación. Las computadoras pueden llevar a cabo ambas tareas de procesamiento o análisis matemáticos. Emerge la industria del "software". Se desarrollan las minicomputadoras IBM 360 y DEC PDP-1. Otra vez las computadoras se tornan más pequeñas, más ligeras y más eficientes. Consumían menos electricidad, por lo tanto, generaban menos calor

EVOLUCIÓN DE LOS EQUIPOS DE COMPUTO CUARTA GENERACION 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". Características de está generación: Se desarrolló el microprocesador. Se colocan más circuitos dentro de un "chip". "LSI - Large Scale Integration circuit". "VLSI - Very Large Scale Integration circuit". Cada "chip" puede hacer diferentes tareas. Un "chip" sencillo actualmente contiene la unidad de control y la unidad de aritmética/lógica. El tercer componente, la memoria primaria, es operado por otros "chips". Se reemplaza la memoria de anillos magnéticos por la memoria de "chips" de silicio. Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC. Se desarrollan las supercomputadoras

EVOLUCIÓN DE LOS EQUIPOS DE COMPUTO QUINTA GENERACION En vista de la acelerada marcha de la microelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea de poner también a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras. Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computación, en la que se perfilan dos líderes que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control especializados. Japón lanzó en 1983 el llamado "programa de la quinta generación de computadoras", con los objetivos explícitos de producir máquinas con innovaciones reales en los criterios mencionados. Y en los Estados Unidos ya está en actividad un programa en desarrollo que persigue objetivos semejantes, que pueden resumirse de la siguiente manera: Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC. Se desarrollan las supercomputadoras. • Inteligencia artíficial: • Robótica: • Sistemas expertos: • Redes de comunicaciones:

EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES 8088 ARQ. INTERNA: ARQ. EXTERNA: DIRECCIONAMIENTO: FRECUENCIA (htz):

16 bits 16 bits 64 KB 4.77MHz

EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES 8086 ARQ. INTERNA: ARQ. EXTERNA: DIRECCIONAMIENTO: FRECUENCIA (htz):

16 bits 8 bits 1 MB 8MHz

EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES 80286 ARQ. INTERNA: ARQ. EXTERNA: DIRECCIONAMIENTO: FRECUENCIA (htz):

16 bits 16 bits 1 GB 12 - 25 MHz

Utiliza memoria virtual Puede trabajar en modo real y modo protegido, lo cual permite el multiproceso y la multitarea.

EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES 80386 ARQ. INTERNA: ARQ. EXTERNA: DIRECCIONAMIENTO: FRECUENCIA (htz):

32 bits 16 - 32 bits 4 GB 16 - 40 MHz

Utiliza memoria virtual Puede trabajar en modo real y modo protegido, lo cual permite el multiproceso y la multitarea.

EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES 80486 ARQ. INTERNA: ARQ. EXTERNA: DIRECCIONAMIENTO: FRECUENCIA (htz):

32 bits 32 bits 4 GB 33 - 100 MHz

Integra un coprocesador matemático y dos módulos de memoria cache dentro del microprocesador.

EVOLUCION DE LOS MICROPROCESADORES PENTIUM ARQ. INTERNA: ARQ. EXTERNA: DIRECCIONAMIENTO: FRECUENCIA (htz):

64 bits 64 bits 4 GB 66 MHz - x GHz

ARQUITECTURA DE LOS MICROPROCESADORES

Conceptos Software Hardware Bit Byte Kilobyte Megabyte Gigabyte Terabyte Periférico CPU Unidad aritmética – Lógica Unidad de control Unidad de memoria RAM ROM PROM Memoria virtual

Periférico. Cualquier dispositivo conectado al CPU en forma directa (dispositivos internos) o indirecta (dispositivos externos).

Los periféricos se clasifican en: Periféricos de entrada Periféricos de salida Periféricos de entrada y salida (E/S)

Periférico de entrada. Son todos aquellos dispositivos que permiten ingresar información a la computadora, por ejemplo: Teclado, mouse, pluma óptica, scanner, micrófono, Joystick, etc.

Periférico de salida. Se refiere a todos los dispositivos que permiten la salida de información de la computadora, por ejemplo: Pantalla, Impresora, plotter, video proyector, audífonos, bocinas, etc.

Periférico de Entrada y Salida (E/S). Son dispositivos que permiten ingresar información a la computadora y a su vez muestran información procesada, por ejemplo: Touch screen, Fax, Modem, etc..

Mother Board (Tarjeta madre ). Es la tarjeta de circuito impreso más importante de una computadora. La tarjeta madre contiene el bus (PCI – Peripheral Component Interconnect / Interconexión de Componentes Periféricos), el microprocesador y los circuitos integrados usados para controlar cualquier periférico.

Puerto. Son puntos de conexión que permiten la comunicación de la parte interna con la externa de una computadora. La computadora tiene tres tipos de puerto: serial, USB y paralelo.

Microprocesador (CPU) El microprocesador utiliza tecnología de circuitos de muy alta integración (VLSI , Very Large-Scale Integration) para integrar memoria , lógica y señales de control en un solo chip.

Memoria RAM

La RAM requiere energía eléctrica para mantener el almacenamiento de datos. Si la computadora se apaga o se le corta el suministro de energía, todos los datos almacenados en la RAM se pierden. La RAM almacena los archivos de arranque de los programas de aplicación.

Ranuras de expansión Un receptáculo en la tarjeta madre donde se puede insertar una tarjeta de circuito impreso para agregar capacidades a la computadora. La figura muestra las ranuras de expansión PCI (Peripheral Component Interconnect / Interconexión de componentes periféricos) y AGP (Accelerated Graphics Port / Puerto de gráficos acelerado). PCI es una conexión de alta velocidad para tarjetas tales como NIC (Network Interface Card / Tarjeta de Interfaz de Red), módems internos y tarjetas de video. El puerto AGP provee una conexión de alta velocidad entre dispositivos gráficos y la memoria del sistema. La ranura AGP provee una conexión de alta velocidad para gráficos 3-D en sistemas computacionales.

Tarjeta de expansión Son tarjetas de circuito impreso que permiten ampliar las capacidades originales de una computadora, por ejemplo: red inalambrica, , Señal de televisión, etc.

Dispositivos de almacenamiento Son dispositivos que se utilizan en los sistemas de cómputo para almacenar permanentemente información del usuario.

Los dispositivos de almacenamiento de clasifican en: a) Almacenamiento magnético b) Almacenamiento óptico c) Flash memory

Disco duro (HD) Dispositivo de almacenamiento masivo de información. Actualmente su capacidad se mide en GB o TB. Existen dos tipos de disco duro: IDE (Integrate Drive Elactronics / Controlador Electrónico Integrado) y SCSI (Small Computer System Interface / Sistema de Interfaz para pequeñas computadoras).

Fuente de poder. Es la principal fuente de energía que provee de electricidad a todos los dispositivos electrónicos de la computadora. Existen dos tipos de fuentes de poder: Lineales y conmutadas. Las fuentes de poder para computadoras tienen distintos tipos de conectores: 1) Conector de alimentación principal – 24 pines. 2) Conectores de alimentación periférica – 4 pines. 3) Conectores de alimentación de tipo mini Molex – 4 pines. 4) Conectores ATA – 15/6 pines. 5) C14 IEC.

Microprocesador Núcleo del sistema compuesto por tres unidades: a) Lógica-Aritmética b) Control c) Memoria o almacenamiento primario

MICROPROCESADOR

UNIDAD LOGICA-ARITMETICA

OPERACIONES BINARIAS OPERACIONES ARITMETICAS SUMA 0+0=0 0+1=1 1+0=1 1 + 1 = 0 (ACARREO)

MULTIPLICACION 0*0=0 0*1=0 1*0=0 1*1=1

OPERACIONES LOGICAS OR (Z = X OR Y) X Y Z 0 0 0 0 1 1 1 0 1 1 1 0

AND (Z = X AND Y) X Y Z 0 0 0 0 1 0 1 0 0 1 1 1

OPERACIONES BINARIAS OPERACIONES ARITMETICAS SUMA 130 + 110 = 240

MULTIPLICACION 37 * 5 = 185

130 = 10000010 110 = 01101110

37 = 00100101 5 = 00000101

10000010 + 01101110 11110000

100101 X 101 100101 000000 100101 10111001

COMPUETRAS LOGICAS AND

NOR

OR

XOR

NOT

NXOR

NAND

COMPUETRAS LOGICAS

A B

C

A=1, B=1, C=0. ENTONCES (AB*A+C)+(C+B+C)’ = 1

SIMPLIFICACION ABC’+AB’+AC’+A´B

SOLUCION: A’B+BC’+B’A

COMPUETRAS LOGICAS

A B C

BUS

Línea de corriente interna que transmite bits. Existen tres tipos de bus: a) Direcciones b) Control o sistema c) Datos

ARQUITECTURA DE MICROPROCESADORES

ARQUITECTURA DE MICROPROCESADORES SISD (Single Instruction, Single Data) Se refiere a las computadoras convencionales de Von Neuman. Ejemplo: PC’s. En la categoría SISD están la gran mayoría de las computadoras existentes. Son equipos con un solo procesador que trabaja sobre un solo dato a la vez. A estos equipos se les llama también computadoras secuenciales.

ARQUITECTURA DE MICROPROCESADORES SIMD (Single Instruction, Multiple Data) Arreglo de procesadores. Cada procesador sigue el mismo conjunto de instrucciones; diferentes elementos de información son asignados a cada procesador. Utilizan memoria distribuida. Típicamente tienen miles procesadores simples. Son utilizadas en redes neuronales. Las computadoras SIMD tienen una sola unidad de control y múltiples unidades funcionales. La unidad de control se encarga de enviar la misma instrucción a todas las unidades funcionales. Cada unidad funcional trabaja sobre datos diferentes. Estos equipos son de propósito específico, es decir, son apropiados para ciertas aplicaciones particulares, como por ejemplo el procesamiento de imágenes.

ARQUITECTURA DE MICROPROCESADORES MIMD (Multiple Instruction, Multiple Data) Múltiples computadoras y multiprocesadores. Las piezas de código distribuidas entre los procesadores. Los procesadores pueden ejecutar la misma o instrucción o diferentes instrucciones. Se puede decir que MIMD es un super conjunto de SIMD. Diferentes elementos de información se asignan a diferentes procesadores. Pueden tener memoria distribuida o compartida. Cada procesador MIMD corre casi independientemente de los otros. Las computadoras MIMD pueden ser utilizadas en aplicaciones con información en paralelo o con tareas en paralelo. En la categoría MIMD están los equipos con varios procesadores completos. Cada procesador tiene su propia unidad de control y su propia unidad funcional. Esta categoría incluye varios subgrupos: Equipos de memoria compartida, equipos de memoria distribuida y redes de computadores. Los equipos MIMD son de propósito general.