Hardware

CURSO DE
COMPUTACION
CURSO DE COMPUTACION
• Curso propedeutico de
introducción a la
computación
• Ing. Jorge Arturo
Hernández Perales
CURSO DE
COMPUTACION
• Curso propedeutico de introducción a la
computación
• Ing. Jorge Arturo Hernández Perales
Horario de 8 a 9 de 12 a 14 y de 16 a 18.
Cubiculo 45
[email protected]
http://nuyoo.utm.mx/~jahdezp
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Windows 95
Procesador de textos
Hoja de cálculo
Presentaciones
Internet
Algoritmos y programación
Surgimiento de la computación
Generaciones de computadoras
Hardware
Sistemas númericos
Software
Sistema operativo DOS
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Historia de las maquinas de cálculo
Abaco hace 5000 años
Blaise Pascal 1642
Charles Babbage 1822
Augusta Ada King, primera programadora
George Boole (sistema binario)
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Máquinas electrónicas
Mark I de IBM, relevadores
ENIAC 1000 veces mas veloz, bulbos
EDVAC y UNIVAC
1948 nace el transistor y la segunda
generación
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• 1958 aparecen los circuitos integrados y la
tercera generación
• 1981 aparece la primera PC con los CI´s de
muy alta integración, considerada la cuarta
generación
• En un futuro la inclusión de sistemas
provistos de inteligencia artificial, darán
comienzo a la quinta generación
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• La máquina de Von Neumman y la
arquitectura o filosofia de diseño de las
computadoras
• Fue quien diseño EDVAC y es la manera en
que las computadoras actuales se
construyen
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• Historia de las PC’s
• Aparecen en 1979 con la MITS Altair 8800,
sin monitor ni teclado
• En 1981 aparece la primera IBM PC con
tecnología INTEL, era un sistema completo
• La primera interfaz gráfica de usuario
aparecio en una PC en 1983
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1981
PC
1984
PC AT
286
1986
386, VGA, 3.5”, MS-DOS 3.11
ISA vs Microcanal
1989
486
1990
Windows 3.0
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1992
Windows 3.11
1994
Navigator, Pentium
1997
Pentium MMX
Actualmente Pentium IV 1.7 Ghz
Windows Me y Windows 2000
Tarjetas PCI y AGP
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• Unidad de procesamiento central o CPU
• Responsable de ejecutar las instrucciones
por medio de una Unidad Aritmética y
Lógica (ALU) y de un control de programa
• En la actualidad contiene una memoria de
programa que agiliza las operaciones, dicha
memoria se conoce como cache del
procesador
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• Almacenamiento primario o RAM
• Es la memoria en donde se almacenan datos
de manera temporal
• Se aprovecha su costo y velocidad de
acceso, tambien se usa para cargar los
programas en ejecución
• Existen diferentes tipos de tecnologias en el
mercado
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• Tarea 1: Investigar las características que
debe reunir una máquina para instalar
Windows XP
• Procesador/velocidad, memoria y espacio
en disco duro
• Tip, buscar en las guias de instalación del
Windows Millenium.
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• Almacenamiento secundario: Dispositivos
magnéticos y ópticos
• El almacenamiento es permanente y se
aprovecha su gran capacidad
• Incluyen a los discos flexibles o floppies, a
los discos duros o HD y a los nuevos discos
ópticos, comunmente llamados CD´s
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• Sistemas númericos
• Sistema decimal se basa en potencias de la
base, de acuerdo al método árabe de
numeración
• Contiene los siguientes simbolos:
• 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 y 9
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• Las cantidades se representan de la
siguiente forma:
• 352 significa lo siguiente:
• 3 x 102 + 5 x 101 + 2 x 100
• 1 centena = 100 = 102
• 1 decena = 10 = 101
• 1 unidad = 1 = 100
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• Sistema binario (base 2 o 2 símbolos)
• 0y1
• Se usa el mismo sistema de potencias de la
base para representar cantidades
• 101 es:
• 1 x 20 + 0 x 21 + 1 x 22 = 5
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•
•
•
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Binario
"0000"
"0001"
"0010"
"0011"
"0100"
"0101"
"0110"
"0111"
"1000"
"1001"
"1010"
"1011"
"1100"
"1101"
"1110"
"1111"
Sistema octal (base 8 u 8 simbolos)
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6 y 7
34 es:
3 x 81 + 4 x 80 = 28
Sistema hexadecimal (base 16 o 16 simb.)
0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, A, B, C, D, E, F
5A = 5 x 161 + A x 160 = 90
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• Conversion de un numero decimal N1 a otra
base N2:
• Repeat
• N2 = N1 mod base
• N1 = N1 div base
• Until N1 = 0
Octal
Decimal
0
1
2
3
4
5
6
7
10
11
12
13
14
15
16
17
Hexadecimal
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
0
1
2
3
4
5
6
7
8
9
A
B
C
D
E
F
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•
•
•
•
•
•
•
Sistemas de numeración en ingenieria
Nano
1 x 10-9
Micro
1 x 10-6
Mili
1 x 10-3
Kilo
1 x 103
Mega
1 x 106
Giga
1 x 109
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•
•
•
•
•
1 bit = un numero binario
1 byte = 8 bits
1 kilobyte = 1024 bytes
1 megabyte = 1048576
1 gigabyte = 1073741824
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• A partir del sistema binario propuesto por
George Boole es posible construir una
computadora. De acuerdo con el modelo de
Von Neumman comenzaremos por estudiar
la forma en que esta hecha la unidad
aritmética y lógica.
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• La ALU o Unidad Aritmética y Lógica es la
encargada de realizar las operaciones
básicas de cálculo en la computadora y
tipícamente realiza las cuatro operaciones
aritméticas de suma, resta, multiplicación y
división.
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La realización de las cuatro operaciones se realizan por
medio de circuitos básicos conocidos como compuertas.
Las tres principales son:
AND, OR y NOT
A
B
NOT A
A AND B
A OR B
0
0
1
0
0
0
1
1
0
1
1
0
0
0
1
1
1
0
1
1
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A
B
AND
A
B
OR
A
NOT
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• Un medio sumador puede construirse a
partir de las siguientes ecuaciones.
• Suma(A, B) = A xor B
• Acarreo(A, B) = A and B
A
B
Acarreo
Suma
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• Un sumador completo (con acarreo de
entrada) puede construirse fácilmente a
partir de dos medio sumadores.
A
A
S
A
S
B
B
C
B
C
Ci
S
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• A partir de un sumador y con ayuda de
registros de corrimiento se pueden
implementar las demás operaciones.
• Por lo general los microprocesadores
agrupan una unidad aritmética que posee un
acumulador y otros registros.
• Además de ello necesita definirse un código
para cada operación.
Co
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• Dentro del microprocesador existe además
un control de flujo de programa.
• Por lo regular se basa en el siguiente ciclo:
– Carga instrucción/carga operando
– Carga operando/ejecuta instrucción
– Ejecuta instrucción/busca siguiente instrucción
– No operación/almacena resultado en memoria
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• Regresando al modelo de Von Neumann
tenemos que clasificar el hardware como
sigue:
• Motherboard
• Puertos de comunicación
• Dispositivos de alamacenamiento
• Arquitectura u organización de
componentes
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• Este ciclo puede optimizarse por medio de
memoria interna en el procesador y
aprovechando los tiempos de ocio.
• A esta caracteristica se le conoce como
pipelining y memoria cache de procesador.
• Otro medio es dejando que un control de
interrupciones se encargue los periféricos.
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• En la Motherboard se encuentran
principalmente el procesador y la memoria
principal los cuales se conectan por medio
de un bus.
• Un bus esta formado por lineas de datos,
direcciones y control de flujo/acceso.
• Las computadoras modernas usan
multiplexión por división de tiempo.
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COMPUTACION
• Existen muchos otros sistemas de soporte
que se han ido agregando a la motherboard.
• El video, sonido y conexiones para puertos
y red se construyen on board.
• Para facilitar el flujo de información en el
bus se usan controladores de interrupciones.
• Cada dispositivo tiene asignada un código
de interrupción.
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• Existen diferentes tecnologías de buses,
estas han ido evolucionando a la par de los
procesadores.
• En la actualidad tenemos buses de tipo PCI
y buses ISA.
• El tipo de bus determina el tipo de tarjetas
que le podemos conectar en las llamadas
ranuras de expansión.
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• Por lo general los dispositivos de entrada y salida
son más lentos que el bus y que el procesador.
• El acceso directo a memoria transfiere datos de la
memoria hacia/desde los periféricos sin la
participación del microprocesador.
• La transferencia hacia memoria secundaria (discos
duros) también se hace de esta manera.
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• Por lo general las tarjetas madre se
distinguen por la máxima velocidad del
procesador que pueden manejar.
• Otro parámetro importante es la velocidad y
el número de bits que maneja el bus.
• Con estos dos parámetros más el tipo de
memoria que soportan se puede caracterizar
un sistema.
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• En las ranuras de expansión conectamos cosas
como:
• Audio, video, puertos, controladores de discos, red
y equipos de adquisición de datos.
• Las tarjetas de audio y video liberan de mucho
trabajo al procesador principal. El acceso directo a
memoria también contribuye al buen desempeño
del sistema.
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• La memoria secundaria es también un punto
de vital importancia en cualquier sistema de
computo.
• Existen dos estándares básicos de discos
duros para una PC. Los discos IDE y los
discos SCSI. La diferencia se da en
precio/rapidez. Siendo los más baratos los
discos IDE, y por tanto los más comunes.
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COMPUTACION
• En la actualidad es muy común que dos
sistemas intercambien datos. Esto lo hacen
por medio de los llamados puertos de
comunicación.
• Tradicionalmente existen de dos tipos:
– Seriales (bit por bit).
– Paralelos( conjuntos de bits como el bus).
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• Además de los puertos de comunicación
podemos intercambiar datos por medio de
una red.
• El tipo de red más común para un equipo de
oficina sigue el estándar Ethernet o IEEE
802.3.
• Estas redes son de tipo local; es decir, no se
conectan a Internet.
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• Hasta aquí se ha revisado el modelo de von
Neumann. El resto tiene que ver con la
manera en que se programa dicha máquina
para interactuar con los usuarios.
• A esta parte del sistema que no tiene
componentes fisicos le llamamos software.
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• Los puertos paralelos tienen los siguientes
estándares:
– SCSI
Centronics(puerto de impresora).
• Los puertos seriales siguen los siguientes
estándares:
– RS232(modem, mouse, teclados)
– USB(camaras de video, impresoras, etc).
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• Para conexiones a larga distancia deben
usarse equipos conocidos como modems
que aprovechan las líneas telefonicas.
• A veces se utilizan equipos de
comunicación especiales que usan fibra
óptica y enlaces de microondas.
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• Es duro caer, pero es peor
todavía no haber
intentado nunca subir
Theodore Roosevelt
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