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Arquitectura del computador

Enviado por Pablo Turmero





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Sumario La arquitectura de un ordenador la constituye las formas de construcción, interconexión y distribución física de los distintos dispositivos que conforman el equipo, principalmente: chips, tarjetas, buses y unidades de entrada y salida. Basicamente el hardware de un ordenador está constituido por. CPU, procesa los datos Memoria, almacena la información Unidades I/O, periféricos que nos permiten las conexiónes con el exterior. 1

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Hard ware y Software Hardware, conjunto de dispositivos físicos que integran el ordenador: CPU, monitor, teclado, unidad e disco, etc. Software: conjunto de instrucciones, llamados programas, que dirigen los distintos componentes del ordenador. El software es el encargado de indicar al hardware como debe realizar las distintas tareas. . 2

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Arquitectura de un ordenador. Bus de DATOS Bus de DATOS Bus de DATOS Bus de DIRECCIONES Bus de CONTROL 3 Estructura 1 Bus de DIRECCIONES

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Arquitectura de un ordenador Bus de DATOS Bus de DATOS Unidad Central de Proceso (CPU), se encarga de procesar los datos. Es el cerebro de la máquina,se encarga de recibir instrucciones y datos, de interpretarlos y de ejecutarlos. UNIDAD DE CONTROL, se encarga de dirigir y gestionar todas las operaciones que se han de realizar. UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA, se encarga de todos los cálculos y operaciones lógicas y matemáticas. RELOJ, es el encargado de sincronizar todas las instrucciones u operaciones de la CPU. Marca cuando acaba y comienza una instrucción. La rapidez de las operaciones dependerá de la velocidad del reloj. Esta velocidad se mide en MHz CPU 1 4

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Arquitectura de un ordenador. Bus de DATOS 5 Registros Unidad de control UC Decodificador Instrucciones ID Contador de programa ( CP), Instrucciones R D D ACUMULADOR A LU (Gp:) UNIDADES I/O (Gp:) PERIFÉRICOS (Gp:) RAM (Gp:) Datos (Gp:) Instrucciones (Gp:) ROM BUS DE CONTROL Interrupciones BUS DE DIRECCIONES R/W BUS DE INSTRUCCIONES BUS DE DATOS Estructura 2 SEÑAL DE CLOCK ALIMENTACION CPU

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Arquitectura de un ordenador Bus de DATOS Bus de DATOS Memoria, son dispositivos electrónicos que pueden almacenar bit lógicos (0 o 1) de forma que en cualquier instante se pueda acceder a un solo bit o a un grupo de ellos. La memoria o registro de memoría almacena siempre un nº de bits que es potencia de 2, en ella residen las instrucciones y los datos. Existen diferentes tipos de memorias, según su función. MEMORIA 6

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Arquitectura de un ordenador Bus de DATOS Bus de DATOS Puertos, o unidades de entrada salida. En los conectores de estas unidades se conectan los periféricos (monitor, ratón , etc.) que nos permiten comunicarnos con el extrerior del equipo. I/O 7

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Arquitectura de un ordenador Bus de DATOS Bus de DATOS Buses, o son cables conductores que transportan señales o impulsos eléctricos (bit lógicos). Un ordenador dispone de tres buses. BUS DE DATOS, por él circulan las señales eléctricas que representan los bits o códigos de los datos (instrucciones o datos) BUS DE DIRECCIONES, por él circulan las señales eléctricas que representan los bits o códigos de las direcciones (direccionamiento de registros) BUS DE CONTROL,por el circulan las señales eléctricas que representan los bits o códigos de control (ordenes de ejecución de operaciones) Buses 8

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Arquitectura de un ordenador Bus de DATOS Bus de DATOS Dependiendo del tipo de buses utilizado, se habla de diferentes arquitecturas de ordenadores. Bus de 8 bits, en la CPUa 8088, información transmitida por canales paralelos de 8 bits. ISA (Industry Standard Architectura): Buses de 16 bits. MCA (Micro Channel Arquitecture): permitía una ruta de datos de 32 bits. Incompatible con otras arquitecturas (tarjetas de expansión) EISA ( Ex tended Industry Standard Architectura): actualización a la ISA para poder transmitir en 32 bits. Compatible con 8 y 16 bits. VL-Bus ( Vesa Local Bus): transmisión de datos en 32 bits a más velocidad, mayor de 10 MHz. PCI (Peripheral Component Interconnect ): es independiente de la CPU, ya que entre la CPU y el bus PCI se instalará siempre un controlador de bus PCI. El bus PCI no depende del reloj de la CPU, porque está separado de ella por el controlador del bus. El actual estándar PCI autoriza frecuencias de reloj que oscilan entre 20 y 33 Mhz. Se utiliza actualmente en los PENTIUM y permite la configuración automática de los periféricos( Plug&Play). AGP (Advanced Graphic Port): este bus se utiliza exclusivamente para las tarjetas de video AGP. Se trata tambien de un bus de 32 bits. Arquitecturas 9

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Como realiza una instrucción el ordenador Bus de DATOS Bus de DATOS Basicamente se realiza siguiendo estos pasos Funcionamiento 10

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Placa base (mainboard) o (motherboard ) 11 El microprocesador, es el elemento principal de todo ordenador, en el que se encuentran todos los aparatos y dispositivos. Fisicamente se trata de una "oblea" de un material sintético, sobre la cual existe un circuito electrónico (PCB), que conecta diversos elementos que se encuentran anclados sobre ella. Todo ello forma la placa base.

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Placa base 12 Existen de diferentes formas y con diversos conectores para los periféricos. Los fabricantes han definido varios standares para evitar costes y facilitar la intercambiabilidad. En principio la calidad de las placas bases no depende del tipo de la misma. Tipos

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Placa base (mainboard) o (motherboard ) 13

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Placa base 14 Zócalos o sockets Lugar donde se instala la CPU o el microprocesador. Durante más de 10 años consistía en una pastilla cuadrada de plástico con más o menos pines se introducía con mayor o menor facilidad, desde la aparición de los Pentium II este panorama ha cambiado. Actualmente enlos Pentium IV se utiliza el Socket 775 y 939 . Actualmente microprocesadores en Slots (ranuras) Componentes

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Placa base 15 Slot 1 Lugar donde se conectan los Pentium (en ranuras o slot) o mas bien para desenchufar a la competencia. Es un invento de Intel., conviertiendo una arquitectura abierta en un diseño propietario. Este diseño produce la discordia entre Intel y AMD, aunque ahora actualmente son los mismos pero cada uno gestiona su propia marca. Componentes

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Placa base 16 Ranuras de memoria Lugar donde se instalan la circuiteria que conforman el banco de memoria RAM del equipo. Los módulos de memoria hani do variando en tamaño, capacidad y forma SIMM DIMM RIMM Componentes

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Placa base 17 Chipset de control El "chipset" es el conjunto (set) de chips que se encarga de controlar determinadas funciones del ordenador , como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de puertos PCI, AGP, USB…. Componentes

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Placa base 18 La BIOS (Basic Input-Output System) Es un chip donde se encuentra el programa que hace que cuando arranque el equipo da soporte al manejo de los dispositivos denomindados entrada –salida (Input-Ouput). Ademas, la BIOS conserva ciertos parametros: tipo de HD, fecha y hora del sistema, etc., los cuales los guarda enuna memoría CMOS, de muy bajo consumo y que es mantenida con una pila cuando desconectamos el ordenador. Componentes

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Placa base 19 Slots para tarjetas de expansión Son ranuras de plástico con conectores eléctricos (slots) donde se introducen las tarjetas de expansión (tarjeta de video ,de sonido, de red …..). Componentes

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Placa base 20 Memoria caché o caché externa Es un tipo de memoria muy rápida que se utiliza de puente entre el micro y la memoria principal o RAM, de tal forma que los datos más utilizados se encuentren antes, acelerando el rendimiento del equipo. Todos los microprocesadores desde el 486 llevan una caché interna. Componentes

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Placa base 21 Conectores externos Se trata de los conectores para periféricos externos Componentes

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El microprocesador o CPU 22 El microprocesador o CPU Es un chip electrónico que está formado por muchos circuitos integrados ALU, operadores, registros (acumulador) UC,registros: CP, RI, FLAGS, MAR,DI Buses (dirección, control y datos) Alimentación Reloj del Sistema Definición Fases de una instrucción

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El microprocesador o CPU 23 Ejecución de una instrucción (fase de búsqueda y de ejecución) Como opera CP MAR MDR IR CP contador de programa MAR, registro de direcciones MDR, registro de datos IR, registro de instrucciones

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El microprocesador o CPU 24 INTEL 8086, buses de 8bits 8088 (XT), emulaban a 16 bits 80286 (AT), 16 bits 80386, 32 bits; DX, SX 80486, 32 bits cn coprocesador matemático y caché interna muy rápida. 80586 o PENTIUM, PENTIUM PRO, PENTIUM MMX, PENTIUM II, PENETIUM III, PENTIUM 4 (GHz) Evolución Otros fabricantes AMD, AMD K7 Power PC d, IBM, Motorola

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La memoria 25 Todos los periféricos deben ser conectados a través de conectores

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La memoria 26 Lugar donde el ordenador guarda los datos o instrucciones en el momento presente. RAM BUS, direcciones BUS, datos BUS, direcciones, Salida instrucciones (ROM) Straps: líneas de activación R/W

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Puertos de comunicación 27 Todos los periféricos deben ser conectados a través de algún conector, para que tengan acceso al bus interno del ordenador.

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Periféricos 28 Los periféricos permiten introducir y obtener información del ordenador

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Sistemas de almacenamiento 29 Los sistemas de almacenamiento han evolucionado muchísimo en los cinco últimos años

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