Tema 1. organizacón jerárquica de_un_sistema_cómputo

Lic. En ComputaciónOrganización de Computadoras

Unidad ITema: Organización Jerárquica de un sistema

de cómputo

Profesor: Javier Aguilar Parra

Universidad Autónoma de Baja California Sur

Febrero 2013, La Paz, BCS

Unidad I

¿Qué es una computadora

digital?

Computadora digital•Dispositivo electrónico destinado

al procesamiento de datos.

•Operaciones aritméticas y lógicas a gran velocidad.

•Gran capacidad de almacenamiento de datos.

•Puede ejecutar programas.

•Controla dispositivos periféricos.

•Máquinas de propósito general ¿Por qué?

¿Qué función o tarea realizan los

dispositivos periféricos?

Dispositivos periféricos

•Interacción con el usuario.

•Interacción con actuadores.

•Transfieren o reciben datos.

Computadora digital + dispositivos periféricos +

programas y datos almacenado=

Sistema computacional

¿Para que nos sirven las

computadoras?

Aplicación de las computadoras

• Sistemas administrativos

• Control de procesos

• Control de dispositivos específicos

• Diseño asistido por computadora

• Simulación

• Cálculos científicos

• Comunicaciones

• Sistemas de seguridad

• Otros: videojuegos, calculadoras, teléfonos, agendas... etc.

¿Cómo se clasifican las

computadoras?

Clasificación de las computadoras

•Super computadoras

•Main frames

•Minicomputadoras

•Microcomputadoras

Super computadoras

•Estas máquinas están diseñadas para procesar enormes cantidades de información en poco tiempo y son dedicadas a una tarea específica.

•Asimismo son las más caras, sus precios alcanzan los 30 MILLONES de dólares

Super computadorasUnos ejemplos de tareas a las que son

expuestas las supercomputadoras son los siguientes:

• 1. Búsqueda y estudio de la energía y armas nucleares.

• 2. Búsqueda de yacimientos petrolíferos con grandes bases de datos sísmicos.

• 3. El estudio y predicción de tornados.

• 4. El estudio y predicción del clima de cualquier parte del mundo.

• 5. La elaboración de maquetas y proyectos de la creación de aviones, simuladores de vuelo.

Super computadoras

Mainframes

•También llamados Macrocomputadoras Los mainframes son grandes, rápidos y caros sistemas que son capaces de controlar cientos de usuarios simultáneamente, así como cientos de dispositivos de entrada y salida.

Mainframes

Minicomputadoras

•Al ser orientada a tareas específicas, no necesitaba de todos los periféricos que necesita un Mainframe, y esto ayudó a reducir el precio y costos de mantenimiento.

•Las Minicomputadoras, en tamaño y poder de procesamiento, se encuentran entre los mainframes y las estaciones de trabajo.

Minicomputadoras•En general, una minicomputadora,

es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneamente.

•Actualmente se usan para almacenar grandes bases de datos, automatización industrial y aplicaciones multiusuario.

Minicomputadoras

Microcomputadoras

•Las microcomputadoras o Computadoras Personales (PC´s) tuvieron su origen con la creación de los microprocesadores.

•Un microprocesador es "una computadora en un chip", o sea un circuito integrado independiente.

Microcomputadoras•as PC´s son computadoras para uso

personal y relativamente son baratas y actualmente se encuentran en las oficinas, escuelas y hogares.

•El término PC se deriva de que para el año de 1981 , IBM®, sacó a la venta su modelo "IBM PC", la cual se convirtió en un tipo de computadora ideal para uso "personal", de ahí que el término "PC" se estandarizó y los clones que sacaron posteriormente otras empresas fueron llamados "PC y compatibles

Microcomputadoras

¿Cuál es la estructura y

función de una computadora?

Estructura: la forma en la cual se interrelacionan los componentes.

Función: La operación de cada componente individual como parte de la estructura.

Función

•Las 4 funciones básicas de una computadora:

•Procesamiento de datos

•Almacenamiento de datos

•Movimiento de datos

•Control

Estructura•Los componentes principales de

una computadora son:

•Unidad Central de Procesamiento (CPU)

•Memoria principal

•E-S

•Interconexión del Sistema

ComputadoraComputadora

Unidad central de procesami

ento

Unidad central de procesami

ento

Memoria principalMemoria principal

Interconexión del

sistema

Interconexión del

sistema

E-SE-S

Computadora•CPU: controla la operación de la

computadora y el procesamiento de datos.

•Memoria principal: almacena datos.

•E-S: mueve datos entre la computadora y el exterior.

• Interconexión del Sistema: proporciona comunicación entre CPU, memoria principal y la E-S.

Unidad Central de Procesamiento

CPU

Unidad Central de Procesamiento

CPU

Unidad de control

Unidad de control

Unidad aritmética y lógica

Unidad aritmética y lógica

RegistrosRegistros

Interconexión intena de la CPU

Interconexión intena de la CPU

CPU•Unidad de control: controla la

operación del CPU.

•ALU: Realiza operaciones de procesamiento de datos.

•Registros: almacenamiento interno del CPU.

• Interconexión de la CPU: mecanismo de comunicación entre elementos del CPU.

Unidad de ControlUnidad de Control

Lócia secuencial

Lócia secuencial

Memoria de controlMemoria

de control

Registros y decodificadores de la unidad de

control

Registros y decodificadores de la unidad de

control

¿Cuándo surge la computadora?

Antepasados mecánicos

FechaInventor/Máquina

Capacidades Innovaciones

1642 Pascal Suma, resta.Transferencia automática de acarreo,

representación de número en complementos.

1671 LeibnizSuma, resta,

multiplicación y división.

Mecanismo de contador escalonado.

1801 Jacquard: TelarControl automático

del proceso de tejido.

Operación bajo control del programa.

1822Babbage:

Máquina de diferencias

Evaluación de polinomios.

Operación de multipasos automática.

1834Babbage: Máquina Analítica

Cálculo de propósito general

Mecanismo automático de control de secuencia, impresión de los

resultados.

1941 Zuse: Z3 Cálculo de propósito general

Computadora de propósito general.

1944 Aiken: Mark I Cálculo de propósito general

Computadora de propósito general.

Blaise Pascal• 1642 construyó su máquina.

• Contador mecánico.

• Realizaba suma y resta.

• Usaba números decimales.

• Transfería automáticamente el acarreo.

• Representación de complementos para la resta.

Gottfried Leibniz

•Calculadora para sumas, restas, multiplicaciones y divisiones.

•Mejoró el desarrollo de Pascal.

Joseph Jacquard• 1805 automatizo un

telar.

• Usaba tarjetas perforadas para controlar el patrón de dibujo.

• Invento una máquina con control de proceso programable.

• Su retrato en un telar de 5x5 uso 24,000 tarjetas.

Charles Babbage

•Diseño dos computadoras:

•Máquina de diferencias.

•Máquina analítica.

Máquina de diferencias• Se diseño para calcular

entradas de una tabla de forma automática.

• Solo efectuaba sumas y restas.

• Usando diferencias finitas lograba resolver funciones trigonométricas y polinomios.

• Los pequeños desperfectos lograban inutilizar su máquina.

ProgramaPrograma

Máquina analítica•Dispositivo de

propósito general y programable.

• Efectuaba cualquier operación matemática en forma automática.

• Instrucciones de condición y bifurcación.

Impresora y perforación de tarjetas

Impresora y perforación de tarjetas

Tarjetas de operaciónTarjetas de operación

Tarjetas de variables

Tarjetas de variables

El Almacen(memoria)El Almacen(memoria)

El Taller(funciones

aritméticas)

El Taller(funciones

aritméticas)

Zuse•No conocía el

trabajo de Babbage.

• Sistema binario mediante el uso de relevadores.

• Fabrico los modelos Z1, Z2 y Z3.

• En 1943, los aliados destruyen sus trabajos.

Howard Aiken• Diseño su máquina

siguiendo la idea de Babbage.

• IBM invirtió 1 M de dólares en el desarrollo.

• 1944 La Mark I entra en operación.

• Suma en 6 seg. Div en 12 seg.

• Comienza a desarrollar la Mark II. Obsoleta antes de funcionar.

•La inercia de las partes móviles limitaba la rapidez.

•El movimiento de datos por medios mecánicos era incomodo y poco confiable.

Generaciones de computadoras

Generación

Fechas aprox.

TecnologíaVelocidad

(operaciones por segundo)

1 1946 - 1957 Tubo de vacío 40,000

2 1958 - 1964 Transistor 200,000

3 1965 - 1971

Integración pequeña y media escala

1,000,000

4 1972 - 1977

Integración a gran escala

10,000,000

5 1978 - Integración a muy gran escala

100,000,000

1era Generación

•Turing

•Atanasoff

•ENIAC

•La máquina de vonNeumann

•UNIVAC

Alan Turing•Máquina de Turing.

•Enigma

•Encriptación de mensajes alemanes.

•Colossus

•A cargo de Turing

•Máquina para el decriptado.

•Uso tubos de vacío y papel perforado.

John Vincent Atanasoff

•Diseño una máquina de propósito especial.

•Uso tubos de vació.

•Atanasoff-Berry ABC.

•Fue la base para la ENIAC.

ENIAC• Electronic Numerical Intergrator And Computer.

• Primera computadora digital electrónica de propósito general.

• Necesidades de EU en tiempos de guerra.

• Pesaba 30 T, ocupaba 15mil pies2 y usaba 18mil tubos de vacío.

• 5 mi sumas por segundo.

• Se terminó después de la guerra.

• Programación en forma manual.

La máquina de von Neumann

•1946, von Neumann inicia el proyecto de una máquina de programa almacenado.

•Es el prototipo de todas las computadoras posteriores.

UNIVAC

•Universal Automatic Computer.

•Primera máquina comercial de éxito.

•UNIVAC I, II y la serie UNIVAC 1100

2da Generación•Se reemplazo el tubo de vacío por el

transistor.

•Transistor: dispositivo de estado sólido (componente discreto).

•RCA primera que uso esta tecnología.

• IBM siguió con la seria 7000.

•ALU y Control más compleja, lenguajes de programación de alto nivel y software de sistema.

3era Generación

•1958 se invita el circuito integrado.

•IBM Sistema/360 y la DEC PDP-8.

Generaciones posteriores

•Integración a gran escala.

•Microprocesadores.