DESCRIPCIÓN DE UN SISTEMA INFORMÁTICO

Definiciones (1)

• Informática: Ciencia del tratamiento automÁTICO de la INFORmación.

• Información: Comunicación que tiene un cierto valor cualitativo.

• Ordenador: Sistema digital formado por componentes físicos y electrónicos, y que se utiliza para procesar datos.

Definiciones (2)

• Datos: Unidades de tratamiento de la información.– Bit (b): Dígito binario. Es la unidad mínima de información.– Nibble: También llamado cuarteto. Agrupación de 4 bits.– Byte (B): También llamado octeto. Agrupación de 8 bits.– Kilobyte (KB): 210 B = 1024 Bytes– Megabyte (MB): 210 KB = 220 Bytes– Gigabyte (GB): 210 MB = 230 Bytes

Definiciones (3)

• Programa: Secuencia de instrucciones (conjunto de órdenes) codificadas en un determinado lenguaje de programación y que sirven para que el ordenador realice una determinada tarea.

• Proceso: Programa en ejecución.• Sistema informático: Conjunto de elementos que

permiten procesar información por medio de ordenadores siguiendo las instrucciones dadas en un determinado programa.

Clasificación de los ordenadores (1)

• Super ordenadores (mainframes)• Gran potencia• La CPU puede ocupar una habitación• Tienen muchos terminales (teclado + pantalla +

ratón)• Exigen mantenimiento especializado• Separados geográficamente• Usado por instituciones públicas y grandes

corporaciones• Aplicaciones: Grandes bases de datos,

teleproceso, investigación

Clasificación de los ordenadores (2)

• Miniordenadores y Estaciones de trabajo (workstations)

• Potencia mediana• Exigen mantenimiento profesional• Usado por empresas de tamaño medio• Mismas aplicaciones que el mainframe pero a un nivel de

computación más bajo

• Ordenador personal (PC o microcomputadora)• Orientado a usuarios no necesariamente profesionales• Uso tanto privado como profesional• Aplicaciones: Gestión, tareas administrativas, programas de

propósito general

¿Qué cuatro cosas pueden hacer los ordenadores?

• Recibir entradas: Aceptan información del mundo exterior

• Producir salidas: Dan información al mundo exterior

• Procesar información: Llevan a cabo operaciones aritméticas o lógicas con la información

• Almacenar información: Mueven, leen y almacenan información en la memoria del computador

Elementos de un Sistema Informático (S.I.)

Arquitectura de von Neumann(Hardware)

CPU (1)

• Cerebro de la computadora

• Funciones principales de la CPU:• Ejecutar las instrucciones de los programas

almacenados en la memoria del sistema.• Controlar la transferencia de datos entre la CPU y

los circuitos de memoria y de Entrada / Salida.• Responder a las peticiones de servicio

procedentes de los periféricos.

CPU (2)

• Ley de Moore– Formulada en 1965– El número de transistores

por circuito integrado se doblará cada 18 meses.

– La predicción se hizo por 10 años.

– En la actualidad dicha ley se sigue cunpliendo

CPU (3)

Microprocesador

CPU (4)Date Codename Transistors Fabrication (µm) Speed (MHz)

1993 P5 3,100,000 0.80 60/66

1994 P54 3,200,000 0.50 75/90/100/120

1995 P54 3,300,000 0.35 120/133

1996 P54 3,300,000 0.35 150/166/200

Pentium

Date Codename Transistors L2 Cache Fabrication (µm) Speed (MHz)

1995 P6 5,500,000 256/512KB 0.50 150

1995 P6 5,500,000 256/512KB 0.35 160/180/200

1997 P6 5,500,000 1MB 0.35 200

Pentium Pro

CPU (5)

Date Codename Transistors Fabrication (µm) Speed (MHz)

1997 Klamath 7,500,000 0.28 233/266/300

1998 Deschutes 4,500,000 0.25 333/350/400

Pentium II

Date Codename Transistors Fabrication (µm) Speed (MHz)

1998 Covington 7,500,000 0.25 266/300

1998 Mendocino 19,000,000 0.25 300A/333

1999 Mendocino 19,000,000 0.25 366 to 500

2000 Mendocino 19,000,000 0.25 533

Pentium II Celeron

Date Codename Transistors Fabrication (µm) Speed (MHz)

1997 P55 4,500,000 0.28 166/200/233

1998 P55 4,500,000 0.25 266

Pentium MMX

Date Codename Transistors L2 Cache Fabrication (µm) Speed (MHz)

1999 Katmai 9,500,000 512KB 0.25 450/500/550

1999 Coppermine 28,100,000 256KB (on-die) 0.18 533 to 733MHz

2000 Coppermine 28,100,000 256KB (on-die) 0.18 850MHz to 1GHz

2001 Tualatin 44,000,000 256KB (on-die) 0.13 1.2GHz to 1.4GHz

Pentium III

CPU (6)

Date Codename Transistors L2 Cache Fabrication (µm) Speed (GHz)

2000 Willamette 42,000,000 256KB 0.18 1.4/1.5

2001 Willamette 42,000,000 256KB 0.18 1.7 to 2.0

2002 Northwood 55,000,000 512KB 0.13 2.0 to 3.06

Pentium IV

CPU (7)

Name Interface Description

Socket 1 169-pin Found on 486 motherboards, operated at 5 volts and supported 486 chips, plus the DX2, DX4 OverDrive.

Socket 2 238-pin A minor upgrade from Socket 1 that supported all the same chips. Additionally supported Pentium OverDrive.

Socket 3 237-pinOperated at 5 volts, but had the added capability of operating at 3.3 volts, switchable with a jumper setting on the motherboard. Supported all of the Socket 2 chips with the addition of the 5x86. Last of the 486 sockets.

Socket 4 273-pinThe first socket designed for Pentium class processors. Operated at 5 volts and supported only the low-end Pentium-60/66 and the OverDrive chip. Beginning with the Pentium-75, Intel moved to the 3.3 volt operation.

Socket 5 320-pinOperated at 3.3 volts and supported Pentium class chips from 75MHz to 133MHz. Not compatible with later chips because of their requirement for an additional pin.

Socket 6 235-pinDesigned for use with 486 CPU's, this was an enhanced version of Socket 3 supporting operation at 3.3 volts. Barely used since it appeared at a time when the 486 was about to be superseded by the Pentium.

Socket 7 32-pinIntroduced for the Pentium MMX, the socket had provision for supplying the split core/IO voltage required by this and later chips. The interface used for all Pentium clones with a 66MHz bus.

Socket 8 387-pinUsed exclusively by the Intel Pentium Pro, the socket proved extremely expensive to manufacture and was quickly dropped in favour of a cartridge-based design.

Sockets desde el 486

CPU (8)Slot 1

242-way connector

The circuit board inside the package had up to 512KB of L1 cache on it - consisting of two 256KB chips - which ran at half the CPU speed. Used by Intel Pentium II, Pentium III and Celeron CPUs.

Slot 2330-way

connectorSimilar to Slot 1, but with the capacity to hold up to 2MB of L2 cache running at the full CPU speed. Used on Pentium II/III Xeon CPUs.

Slot A242-way

connectorAMD interface mechanically compatible with Slot 1 but which using a completely different electrical interface. Introduced with the original Athlon CPU.

Socket 370

370-pinBegan to replace Slot 1 on the Celeron range from early 1999. Also used by Pentium III Coppermine and Tualatin CPUs in variants known as FC-PGA and FC-PGA2 respectively.

Socket A 462-pinAMD interface introduced with the first Athlon processors (Thunderbird) with on-die L2 cache. Subsequently adopted throughout AMD's CPU range.

Socket 423

423-pinIntroduced to accommodate the additional pins required for the Pentium 4's completely new FSB. Includes an Integral Heat Spreader, which both protects the die and provides a surface to which large heat sinks can be attached.

Socket 603

603-pinThe connector for Pentium 4 Xeon CPUs. The additional pins are for providing more power to future CPUs with large on-die (or even off-die) L3 caches, and possibly for accommodating inter-processor-communication signals for systems with multiple CPUs.

Socket 478

478-pinIntroduced in anticipation of the introduction of the 0.13-micron Pentium 4 Northwood CPU at the beginning of 2002. It's micro Pin Grid Array (µPGA) interface allows both the size of the CPU itself and the space occupied by the socket on the motherboard to be significantly reduced.

Sockets desde el 486

CPU (9)

Socket de un Pentium IV

CPU (10)

Identificador de un micro

CPU (11)

Sección transversal de un Pentium IV

CPU (12)

Pentium Pentium Pro Pentium-MMX Pentium II

AMD K6

Pentium II Celeron Pentium II Xeon

Pentium IIIAMD K5

AMD K6-II AMD K6-IIIAMD Athlon

CPU (13)

• Disipador térmico de un Pentium IV

CPU (14)

• Características de los microprocesadores– Longitud de palabra: Longitud habitual de los datos

con los que opera el sistema– Bus de datos: Permite que los datos circulen por el

µP tanto hacia dentro como hacia fuera– Bus de direcciones: Permite que el µP acceda a las

direcciones de la RAM– Bus de control: Conecta el µP con todos los

dispositivos del ordenador– Frecuencia de funcionamiento (MHz)– Repertorio de instrucciones– Número de registros

CPU (15)

• Tipos de microprocesadores según el juego de instrucciones:

• CISC (complex instruction set computer)• RISC (reduced instruction set computer)

CPU (16)

• Características del 8086– Primer miembro de la familia de los PCs– ALU de 16 bits– 13 registros: AX, BX, CX, DX, SI, DI, BP, SP,

CS, SS, DS, ES, IP– Direccionamiento de memoria: 1 MB (bus de

direcciones 20 bits)– Longitud de palabra: 16 bits– Acceso a memoria segmentado

Generaciones de procesadores desde la primera generación de Intel (8088/86) a finales de los 70, hasta la séptima generación Pentium 4 (lanzada a finales del 2000)

Type / Generation Year Data/Address bus width Level 1 Cache (KB) Memory bus speed (MHz) Internal clock speed (MHz)

8088 / First 1979 8/20 bit None 4.77-8 4.77-8

8086 / First 1978 16/20 bit None 4.77-8 4.77-8

80286 / Second 1982 16/24 bit None 6-20 6-20

80386DX / Third 1985 32/32 bit None 16-33 16-33

80386SX / Third 1988 16/32 bit 8 16-33 16-33

80486DX / Fourth 1989 32/32 bit 8 25-50 25-50

80486SX / Fourth 1989 32/32 bit 8 25-50 25-50

80486DX2 / Fourth 1992 32/32 bit 8 25-40 50-80

80486DX4 / Fourth 1994 32/32 bit 8+8 25-40 75-120

Pentium / Fifth 1993 64/32 bit 8+8 60-66 60-200

MMX / Fifth 1997 64/32 bit 16+16 66 166-233

Pentium Pro / Sixth 1995 64/36 bit 8+8 66 150-200

Pentium II / Sixth 1997 64/36 bit 16+16 66 233-300

Pentium II / Sixth 1998 64/36 bit 16+16 66/100 300-450

Pentium III / Sixth 1999 64/36 bit 16+16 100 450-1.2GHz

AMD Athlon / Seventh 1999 64/36 bit 64+64 266 500-1.67GHz

Pentium 4 / Seventh 2000 64/36 bit 12+8 400 1.4GHz-2.2GHz

CPU (17)

CPU (18)

• Otras características de los µP:– Memoria caché

– Nivel 1 (integrada dentro del µP. De unos pocos Kbytes)

– Nivel 2: Se instala en la placa base

– Tipo de encapsulado: DIP, PLCC, PGA, SEC

CPU (19)

• ALU• Es la calculadora del µP• Dispone de:

– Circuitos aritméticos: suma, resta, producto, división– Circuitos lógicos: OR, AND, INV

• Tiene 2 entradas y una salida• Está conectada al menos a 2 registros

CPU (20)

• Unidad de control

• Controla todas las funciones del ordenador

• Para cada instrucción se encarga de su:• Búsqueda• Decodificación• Ejecución

Placa base (1)

• Elemento encargado de soportar la CPU y la RAM, y de enganchar el conjunto a la caja del ordenador

• Permite interconectar la CPU y la RAM con las tarjetas de expansión y los periféricos

Placa base (2)

• Clasificación de las placas• Según la caja

– ATX (es el más moderno)– AT (basado en especificaciones de IBM. Ya no se usa)

• Según el microprocesador: En general, cada microprocesador tiene su correspondiente placa

• Según el chipset (Via, Nvidia, Intel, Sis, Umc, Ali)

Placa base (3)

Placa AT

Placa base (4)

Placa ATX

Placa base (5)

Placa ATX

Conexión de una tarjeta de sonido a un slot de expansión

Placa base (6)

• Elementos de una placa– Buses– Slots de expansión– Socket– Conectores para periféricos– Memoria ROM– Bancos de memoria RAM– BIOS– Conectores de alimentación– Zócalos para discos

Placa base (7)

• Bancos de memoria• SIMM (30 contactos)• EDO (72 contactos)• DIMM (168 contactos)• DDR (184 contactos)

• Buses en placa:• PCI• AGP (para gráficos)• ISA (ya no se usa)

Placa base (8)

• Zócalos para discos• Bus IDE (40 contactos)• Disquetera (34 contactos)

• Conectores para periféricos• USB• PS/2• COM• LPT• Joystick

Placa base (9)

• La BIOS (Basic Input Output System)– Es una memoria ROM, EPROM o FLASH-RAM– Contiene las rutinas de más bajo nivel: Hace posible que el

ordenador pueda arrancar, controlando el teclado, el disco y la disquetera; y permite pasar el control al sistema operativo.

– Se apoya en otra memoria, la CMOS, que almacena todos los datos de la configuración del ordenador, como datos de los discos duros que tenemos instalados, número y tipo de disqueteras, fecha, hora, secuencia de arranque, etc...

– La CMOS está alimentada constantemente por una batería (pila botón), de modo que, una vez apaguemos el ordenador no se pierdan todos esos datos

MEMORIA (1)

• Almacena la configuración del equipo en funcionamiento

• Almacena los programas en ejecución

• Almacena los datos de entrada de los programas, los cálculos intermedios y los resultados

MEMORIA (2)

• Formada por circuitos integrados (chips)

• La información se almacena en bits

• Los bits de agrupan de 8 en 8 (bytes)

• Cada byte tiene una dirección dentro de la memoria

• Los datos se pueden escribir y leer

• Se comunica con la CPU por medio de los buses de direcciones y de datos

MEMORIA (3)

• Funcionamiento en lectura– Llega una dirección por el bus de direcciones– La memoria accede a dicha posición y vuelca

en el bus de datos el byte contenido en ella

• Funcionamiento en lectura– Llega una dirección por el bus de direcciones– La memoria accede a dicha posición y

escribe en ella lo que recoja del bus de datos

MEMORIA (4)

• Características de las memorias• Capacidad• Volatilidad• Tiempo de acceso• Re-escritura• Coste de la información• Modo de acceso

MEMORIA (5)

• Capacidad: Se mide en B, KB, MB, GB• Volatilidad:

• Volátiles• No volátiles

• Tiempo de acceso:• Tiempo transcurrido desde que se le pide un dato

hasta que se recibe

• Re-escritura:• Tipo RAM y soportes magnéticos• Tipo ROM

MEMORIA (6)

• Coste de la información:• Coste necesario para crear un bit

• Modo de acceso:• Aleatorio• Secuencial• Por el contenido (memorias asociativas)

MEMORIA (7)

• Tipos• Memorias RAM

» Dinámicas (necesitan refresco)» Estáticas

• Memorias ROM» ROM» PROM» EPROM» EEPROM

• Memorias asociativas• Memorias secuenciales: LIFO, FIFO

MEMORIA (8)

• Modelo básico de una memoria

MEMORIA (9)

• Formatos de RAM• DIP• SIP• SIMM

– 30 contactos

– 72 contactos (EDO)

• DIMM (168 contactos)• DDR (184 contactos)

MEMORIA (10)

• Memoria caché:• Memoria de alta velocidad• Guarda los últimos datos a los que se ha accedido

• Memoria virtual (swap o de intercambio):• Simulación de memoria RAM por medio de un

fichero• Para los programas funciona como una memoria

RAM pero a velocidad mucho más lenta