01_Hardware_Unidad_Central_de_Proceso_2014

Herramientas Informáticas I
Hardware: Conceptos Básicos
Facultad de Ciencias Económicas y Jurídicas
Universidad Nacional de La Pampa
Año 2014
Hardware: Conceptos
Unidad Central de Proceso.
Hardware: (del inglés: Partes Duras o Ferretería).
Es la Parte Tangible del Sistema Informático.
Contablemente son Bienes de Uso
e [email protected]
Hardware: Estructura General.
Una computadora esta compuesta por diversidad de elementos
encuadrados en dos áreas principales:
Unidad Central de Proceso (UCP ó CPU).
Procesador/es.
Memoria Principal.
Placa Madre
– (Motherboard).
Dispositivos Periféricos.
Entrada.
Salida.
Entrada/Salida (E/S).
Almacenamiento.
Comunicación
Arquitectura
Arquitectura
Von
Von Neumann
Neumann
Hardware: Estructura General.
Elementos Básicos de una Computadora:
1. Monitor
2. Placa base
3. CPU
4. Memoria RAM
5. Tarjeta de expansión
6. Fuente de alimentación
7. Unidad de disco óptico
8. Disco duro,
Unidad de estado sólido
9. Teclado
10. Ratón/Mouse
Esquema General Hardware
Generalidades:
La tecnología Informática, duplica su capacidad en un lapso
de 18 a 24 meses (Ley de Moore).

 Eso implica que cada 15 años, por el mismo costo se
obtiene 1000 veces mayor capacidad computacional.
 En 30 años, las computadoras son UN MILLON DE
VECES mas potentes a igual volumen, o más baratas, por
unidad de medida de capacidad de procesamiento.
 Desde que se fabricó la primera computadora electrónica
(±1944) a la fecha, las computadoras son un billón ( 1e12 )
de veces mas capaces.
La tecnología informática Militar está alrededor de 10 años
adelantada a la Comercial.

Hardware: Generaciones (1)
Hay diversos criterios para establecer generaciones, uno sería el
siguiente, otros autores indican que todavía se esta en la 3ra.
 1ra. Las computadoras usaban como elementos de conmutación
(necesarios para las operaciones aritméticas y lógicas y de control,
formados por válvulas electrónicas, de elevado consumo y gran
generación de calor (1945-1956)
 2da. Se pasa a utilizar transistores con lo que su tamaño se redujo
cientos de veces, aumentando la velocidad en la misma escala.
(1956-1963)
 3ra. En ésta se empezó a utilizar circuitos integrados, con otro salto
en la velocidad y reducción de tamaño, consumo y costos.
 4ta. Empezó con el primer microprocesador a principio de los '70,
permitiendo que en la década del '80 surgieran los PCs, cuyos
primeros procesadores contaban con algo mas de 85000 elementos
de conmutación.
 5ta.? Con el avance tecnológico (altísima conectividad) puede
decirse que se está ante una nueva generación con procesadores
generales con 200 millones de elementos de conmutación.
Hardware: Generaciones (2)
Primera Generación
Válvulas
Electrónicas
(18000)
Tarjetas
Perforadas
Lenguaje
Máquina
1945
1956
Hardware: Generaciones (3)
Segunda Generación
Transistores
Cintas
Magnéticas
Lenguaje
Ensamblador
Fortran
COBOL
1956
1963
Hardware: Generaciones (4)
Tercera Generación
Circuitos Integrados
Discos Magnéticos
Pantallas Tubos Rayos
Catódicos
Lenguajes Tercera Generación
Lenguaje C – Sistema
Operativo Multi - Hardware
1963 - '70
Hardware: Generaciones (5)
Cuarta Generación
Procesador en un Chip
Discos Ópticos
Pantallas Planas LCD
Notebooks
Lenguajes Cuarta Generación
Principios '70
... Fines Siglo XX
Hardware: Generaciones (6)
Quinta Generación
Múltiples Procesadores en un Chip
Discos “Fijos” (sin partes móviles)
Pantallas Planas LED
y táctiles, holográficas
Inteligencia Artificial
Netbooks, Tablets
Fines Siglo XX … ?
Hardware: Unidades de Medida
La estructura elemental del Hardware se basa en un modelo binario
– Todo debe convertirse a un matemática base 2.
– Solo dos símbolos: 0 (cero) y 1 (uno). Llamados BITS.
→ Para trabajar se agrupan de a 8 bits (llamado BYTES).
Unidades de información (del Byte)
Sistema Internacional (Decimal)
Múltiplo
(Símbolo)
Valor
ISO/IEC 80000-13 (Binario)
Múltiplo
(Símbolo)
Valor
kilobyte
(kB)
10^3 Kibibyte
(KiB)
2^10
Megabyte
(MB)
10^6 Mebibyte
(MiB)
2^20
Gigabyte
(GB)
10^9 Gibibyte
(GiB)
2^30
Terabyte
(TB)
10^12 Tebibyte
(TiB)
2^40
Petabyte
(PB)
10^15 Pebibyte
(PiB)
2^50
Exabyte
(EB)
10^18 Exbibyte
(EiB)
2^60
Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Byte
Clasificando Computadoras...
 Computadoras de uso Personal:
 PCs, Notebooks, Netbooks, Handhelds,
Tablets, Smartfones, Celulares, etc.
 Estaciones de Trabajo:
 Terminales “bobas” y WorkStations
 Servidores:
 De Hosting (anfitrionamiento) Web
 De Archivos (documentos, base de datos, etc.)
 De Comunicaciones.
 Minicomputadoras, Main Frames,
Super-Computadoras.
Unidad Central de Proceso
La UCP ó CPU es el Cerebro de la Computadora,
no podría existir una computadora sin CPU, aunque
no tendría sentido que no contase con al menos un
dispositivo periférico.

En una PC (Personal Computers Có Computadoras
Personales), el gabinete que contiene la UCP, incluye
además varios dispositivos periféricos.

En una Notebook, tanto UCP como dispositivos
periféricos están integrados en la misma caja o libro.

Las supercomputadoras, generalmente tienen la UCP en
un gabinete separado o puede distribuirse en varios
gabinetes interconectados.

Esquema UCP dentro gabinete.
Procesador/es (1)
 Una computadora tiene al menos un procesador principal
(las hay con +65000) y contar a su vez con uno o más
procesadores auxiliares o específicos.
 Cuenta con dos elementos principales:
 Unidad Aritmético/Lógica (UAL).
 Que se encargada de Procesar los Datos.
Efectúa las operaciones matemáticas de las
que es capaz su diseño.
 Lleva a cabo operaciones lógicas, las cuales son genéricamente
comparaciones de datos.
 Los procesadores específicos llevan a cabo cómputos especiales
(gráficos, sonidos, matemáticos, etc.).
 Unidad de Control (UC).
 Asume la coordinación de ubicar datos en la memoria principal,
hacer el seguimiento de instrucciones de programa y sincronización
de todo el funcionamiento de la computadora.
Procesador/es (2)
Para medir la capacidad de un procesador,
en general se utilizan al menos 3 parámetros:


Longitud de Palabra.
 Cantidad de bits que procesa en cada
ciclo de trabajo, por ejemplo 16, 32, 64.
 También se relaciona con la capacidad
de direccionamiento.

Velocidad de Reloj.
 Cantidad de operaciones elementales
por segundo (Hertz) que puede llevar a cabo. Desde unos pocos
Megahertz a a varios miles (aquí es evidente la ley de Moore).

Arquitectura Interna.
 CISC ó RISC: Conjunto de Instrucciones de bajo nivel Complejo
(especializado) o Reducido (ultra rápido).
 Núcleo Simple o múltiple (1 o más UAL y UC).
 Conjuntos de Instrucciones especializado (p.e. Gráficos).
Memoria Principal
Es el escritorio donde trabaja el procesador, se Clasifican según:
 Características Físicas:
 RAM: Memoria de Acceso Aleatorio. Constituye el principal área de
trabajo para almacenar Datos y Programas, se borra al apagarse la
computadora (arquitectura Von Newman).
 ROM: Memoria de Solo Lectura. Contiene el programa de arranque
inicial de la computadora.
 xPROM: Memorias especiales, que pueden escribirse pero se
mantienen aún con la computadora apagada (usan pila).
 Funcionalidad:
 Principal para Datos y Programas.
 Dedicadas para Datos de procesos especiales:
→ Gráficos. → Memorias Intermedias. → etc.
 Se mide en:
 Kilobytes (ROM y xPROM).
 Megabytes o Gigabytes (crece con Ley de Moore).
Funcionamiento General (1)
Funcionamiento General (2)
1
3
9
4
6
Programas
Almacenados
11
5
10
2
8
8
7
Funcionamiento General (3)
1. Procesador (ALU + 2 + 5 + 9).
2. Control de Operaciones.
3. Memoria Principal (RAM).
4. Programas Almacenados (dentro de 3).
5. Registros Internos de Almacenamiento.
6. Memoria de Arranque (ROM → BIOS).
7. Medios de Almacenamiento Externo.
8. Dispositivos Entrada y de Salida.
9. Comunicaciones Internas.
10. Comunicaciones Externas (Red).
11. Sistema de Buses (motherboard).
Funcionamiento General (4)
1. Procesador (vulgarmente la CPU).
Incluye la Unidad Aritmética y Lógica. Es el
centro “nervioso” de la computadora. Todo Pasa por el
Procesador.
1
2. Control de Operaciones.
Todas las operaciones están sincronizadas y el
proceso se hace en ciclos de procesador (Megahertz)
5. Registros Internos de Almacenamiento.
Todas las operaciones (calcular, direccionar, etc.)
usan registros internos, el tamaño de estos (palabra del
procesador) es un factor importante de velocidad.
9
5
9. Comunicaciones Internas.
El microprocesador se conecta a la placa
madre para interrelacionar se con la Memoria y
dispositivos periféricos.
2
Funcionamiento General (5)
3. Memoria Principal: Es el escritorio de trabajo de la computadora, es un
elemento muy importante al momento de la compra, a veces se le da
prioridad al procesador en desmedro de la RAM.
4. Programas Almacenados: Los programas al ejecutarse deben cargarse en
la RAM, cuando mas programas se tengan corriendo a la vez, más
memoria sera requerida. Además de los programas, debe preverse el
espacio para los datos que estos manejen.
6. Memoria de Arranque: Al momento de arrancar la computadora, no
tiene noción de nada, en la ROM, está el primer programa que corre
(BIOS) y es el que carga el Sistema Operativo.
Responde
Responde aa la
la
Arquitectura
Arquitectura
Von
Von Neumann
Neumann
3
4
Programas 4
Almacenados
6
Funcionamiento General (6)
7. Medios Almacenamiento Externo: Conservan los datos cuando la
computadora esta apagada, o cuando los datos no se están utilizando.
8. Dispositivos Entrada/Salida: Es por donde se ingresan datos dentro de la
computadora y sus medios de almacenamiento y por donde se muestran
los resultados del proceso interno.
10. Comunicaciones Externas:
Permite conectar una
11
computadora con otras (Red).
11. Sistema de Buses: Todos
los elementos de la U.C.P. y los
periféricos se conectan a la placa
madre (motherboard). Hay tres
tipos de buses: CONTROL,
DATOS y DIRECCIONES.
10
8
8
7
Fuentes Bibliográficas
www.es.wikipedia.org/wiki/Hardware
http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_central_de_procesamiento
http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_von_Neumann
http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Moore
http://es.wikipedia.org/wiki/Ley_de_Murphy
Para los que les interese el tema en profundidad:
http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_CPU
http://es.wikipedia.org/wiki/Unidad_aritmético_lógica
http://es.wikipedia.org/wiki/CISC
http://es.wikipedia.org/wiki/RISC