PDF de programación - Arquitectura computadoras I

Arquitectura de
computadoras I

JUAN BERNARDO VAZQUEZ GOMEZ



Red Tercer Milenio







ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS I







ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS I



JUAN BERNARDO VAZQUEZ GOMEZ



RED TERCER MILENIO






AVISO LEGAL

Derechos Reservados  2012, por RED TERCER MILENIO S.C.

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los derechos.

Datos para catalogación bibliográfica

Juan Bernardo Vázquez Gómez

Arquitectura de Computadoras I

ISBN 978-607-733-091-2

Primera edición: 2012



DIRECTORIO



José Luis García Luna Martínez
Director General

Rafael Campos Hernández
Director Académico Corporativo

Bárbara Jean Mair Rowberry
Directora Corporativa de Operaciones


Jesús Andrés Carranza Castellanos
Director Corporativo de Administración

Héctor Raúl Gutiérrez Zamora Ferreira
Director Corporativo de Finanzas

Alejandro Pérez Ruiz
Director Corporativo de Expansión y Proyectos






ÍNDICE

Introducción

Mapa conceptual



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UNIDAD 1. FUNDAMENTOS DE LA ARQUITECTURA COMPUTACIONAL

1.1 CONCEPTO DE ARQUITECTURA EN EL ENTORNO INFORMÁTICO

1.2 DEFINICIÓN DE COMPUTADORA



1.3 ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA

1.3.1

DISPOSITIVOS DE ENTRADA

1.3.2

DISPOSITIVOS DE SALIDA



1.3.3 MEMORIA INTERNA Y MEMORIA EXTERNA

1.4 GENERACIONES DE COMPUTADORAS



1.5 ARQUITECTURA BÁSICA DE COMPUTADORAS. MODELO VON NEUMANN

1.6 TIPOS DE MICROPROCESADORES

1.7 CÓDIGOS DE TEXTO



UNIDAD 2. TAXONOMÍA DE ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

2.1 SISTEMAS DE NUMERACIÓN



2.2 ARITMÉTICA DE PUNTO FIJO Y DE PUNTO FLOTANTE

2.3 ÁLGEBRA DE BOOLE. TEOREMAS BÁSICOS

2.4 TAXONOMÍA DE FLYNN

2.5 TAXONOMÍA DE SHORE



UNIDAD 3. CENTRAL DE PROCESAMIENTO

3.1 PLACA PRINCIPAL



3.2 MICROPROCESADOR O UNIDAD CENTRAL DEL PROCESO (CPU)

3.2.1 UNIDAD DE CONTROL



3.2.2 UNIDAD ARITMÉTICO-LÓGICA

3.3 REGISTROS

3.3.1 DE PROPÓSITO GENERAL



3.3.2 DE SEGMENTO DE MEMORIA



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3.3.3 DE INSTRUCCIONES

3.4 BUS

3.4.1 BUS DE DATOS



3.4.2 BUS DE DIRECCIONES

3.5 MEMORIA PRINCIPAL



3.6 FUENTE DE ALIMENTACIÓN ELÉCTRICA



UNIDAD 4. FUNCIONAMIENTO INTERNO DE UNA COMPUTADORA

4.1 FORMATO DE INSTRUCCIONES

4.2 MICROOPERACIONES



4.3 TEMPORIZACIÓN

4.3.1 RELOJ DEL SISTEMA

4.3.2 RESET DEL SISTEMA

4.3.3 CICLOS DE ESPERA



4.4 DECODIFICACIÓN DE UNA INSTRUCCIÓN



UNIDAD 5. PERIFÉRICOS

5.1 DEFINICIÓN

5.2 CLASIFICACIÓN

5.3 FUNCIONES



5.4 COMUNICACIÓN DE DATOS



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UNIDAD 6. ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS ESPECÍFICAS

6.1 MICROCOMPUTADORAS

6.2 MINICOMPUTADORAS

6.3 MAXICOMPUTADORAS



BIBLIOGRAFÍA

GLOSARIO



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INTRODUCCIÓN



El presente material pretende ser para el estudiante una herramienta auxiliar de

estudio. Se encuentra conformado por seis unidades cuyo avance programático

refuerza las unidades previas. En cada unidad se exponen a detalle los temas,

los cuales si desea el estudiante pueden ser reforzados, esto se logra

recurriendo a la bibliografía a la que se hace referencia en ciertos temas. Es

importante para evaluar el aprendizaje obtenido, la retralimentación, es por esto

que al final de cada unidad se anexan una serie de preguntas referentes a los

temas previamente expuestos.



Al final del presente material se encuentra un glosario con los términos

más empleados. El contenido expuesto aborda los temas básicos de la

arquitectura de computadoras, iniciando en las primeras unidades con la

terminología básica, posteriormente se avanza con contenidos más técnicos.



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MAPA CONCEPTUAL



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UNIDAD 1



FUNDAMENTOS DE LA ARQUITECTURA COMPUTACIONAL

OBJETIVO



El estudiante reconocerá las nociones básicas de la arquitectura computacional.

Así mismo, identificará los dispositivos que conforman a la computadora.



TEMARIO

1.1 CONCEPTO DE ARQUITECTURA EN EL ENTORNO INFORMÁTICO.

1.2 DEFINICIÓN DE COMPUTADORA

1.3 ORGANIZACIÓN FÍSICA DE UNA COMPUTADORA

1.3.1 Dispositivos de entrada

1.3.2 Dispositivos de salida

1.3.3 Memoria interna y memoria externa

1.4 GENERACIONES DE COMPUTADORAS

1.5 ARQUITECTURA BÁSICA DE COMPUTADORAS. MODELO VON NEUMANN

1.6 TIPOS DE MICROPROCESADORES

1.7 CÓDIGOS DE TEXTO



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MAPA CONCEPTUAL



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INTRODUCCIÓN



En la actualidad, el término computadora es habitual y se encuentra presente

directa o indirectamente en todas las actividades del ser humano. Es por ello

que para aprovechar el potencial de la computadora se requiere conocer los

fundamentos que le rigen, así como las partes que la integran. En la presente

unidad se explica el concepto de computadora, se describen los elementos que

la conforman, tanto el software como el hardware.



Además,

resulta

importante describir

las características de

las

generaciones de computadoras, con el objetivo de identificar la evolución

tecnológica que han tenido.



Al finalizar la unidad, el estudiante describirá las características de los

microprocesadores, permitiéndole identificar el que más se ajuste a sus

necesidades. En ese sentido, es de gran relevancia conocer el carácter técnico

de la computadora.



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1.1. CONCEPTO DE ARQUITECTURA EN EL ENTORNO INFORMÁTICO

Lo que se denomina hardware de computadores consiste en circuitos

electrónicos, visualizadores, medios de almacenamiento magnéticos y ópticos,

equipos electromecánicos y dispositivos de comunicación. Por lo que la

arquitectura de computadoras abarca la especificación del repertorio de
instrucciones y las unidades hardware que implementan las instrucciones.1



ACTIVIDADES DE APRENDIZAJE



Realizar un mapa conceptual donde se ilustre el concepto de arquitectura de

computadoras. Especificar la bibliografía consultada. Considerar ortografía,

limpieza y puntualidad.



1.2. DEFINICIÓN DE COMPUTADORA

Un computador o computadora es una máquina calculadora electrónica rápida

que acepta como entrada información digitalizada, la procesa de acuerdo con

una lista de instrucciones almacenada internamente y produce la información de

salida resultante. A la lista de instrucciones se le conoce como programa y el

medio de almacenamiento interno memoria del computador.



Hay muchos tipos de computadores, varían en tamaño, costo, poder de

cómputo y uso. El computador personal es el más común, el cual encuentra

amplia aplicación en hogares, centros de enseñanza y oficinas de negocios. Se

encuentra conformado por unidades de procesamiento y de almacenamiento,

unidades de salida de visualización y de salida de audio, así como de un

teclado, lo que permite su fácil ubicación sobre una mesa en el hogar o en la

oficina. Los medios de almacenamiento incluyen discos duros, CD-ROM y

disquetes.



Los computadores portátiles son la versión compacta con todos los

componentes empaquetados. Las estaciones de trabajo con capacidad de

entrada/salida de gráficos de alta resolución, aunque con las dimensiones de un

1 Carl Hamacher, Organización de Computadores, p.2.



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computador de sobremesa, se caracterizan por su rapidez de procesamiento;

se usan frecuentemente en aplicaciones de ingeniería, especialmente para

trabajo de diseño interactivo.



Asimismo,

se

encuentran

los

sistemas

de

empresa

o

macrocomputadores, los cuales son ocupados para el procesamiento de datos

de negocios en compañías de tamaño mediano a grande que requieren

bastante poder de computación y capacidad de almacenamiento que la ofrecida

por las estaciones de trabajo. Los servidores (son una computadora que,

formando parte de una

red, provee servicios a otras computadoras

denominadas clientes), contienen unidades de almacenamiento para bases de

datos de tamaño mediano, y son capaces de gestionar un gran volumen de

peticiones de acceso a esos datos. En la mayoría de los casos los servidores

son accesibles a las comunidades educativas, empresariales y particulares. Las

peticiones y las respuestas se transportan habitualmente a través de las

instalaciones de internet.



Internet y sus servidores asociados se han convertido en la fuente

dominante mundial de toda clas