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1Dr. Anibal Mazza Fraquelli – www.fraquelli.net

Universidad de Buenos AiresFacultad de Ciencias Económicas

Tecnología de la Información

Profesor Adjunto

Dr. Anibal Mazza Fraquelli

Computadoras

File:2-10000


Advertencia

➢Con todos los nuevos desarrollos no es

posible “estar al dia”

➢Aplicable a HW

➢Aplicable a SW


Computadora?

➢Computadora

➢Persona o cosa que computa

➢Aparato electrónico o

mecánico capaz de llevar

adelante repeticiones y

operaciones matemáticas

complejas a muy alta

velocidad


Donde hay computadoras?

➢Mainframes

➢Personal Computer

➢Autos

➢Teléfonos

➢Personal Digital Assistant (PDA)

➢Lavadora, Horno a microondas, etc.

➢Otros


La jerga...

➢SW = Software

➢HW = Hardware

➢DB = Base de Datos

➢WS = Estación de Trabajo


Unidad Control

Unidad

Aritmetica y Logica

Almacenamiento

Primario

Central Processing Unit

(CPU)Esquema

De las

Computadoras

Entrada

Datos

Salida

Informacion

Almacenamiento

Secundario


Control & ALU

➢Microprocesador

➢Reloj de tiempo real

➢BIOS

➢CMOS

➢IDE

➢SCSI

➢USB


Adicionales de la computadora

➢Fuente alimentación

➢Gabinete

➢Pila CMOS.

➢Ventilador

➢Disipadores

➢UPS


Circuitos Integrados

➢Función

➢Provee soporte estructura y eléctrico para la

interconexión de componentes.

➢Tipos

➢Motherboard

➢Tarjeta de expansión

➢SIMM (Single Inline Memory Modules)


Por que silicón?

➢ Silicón es un semiconductor

➢Aluminio es conductor: baja resistencia

➢Vidrio es aislante: alta resistencia

➢Semiconductor: resistencia es controlable en la manufactura.

➢ Silicón abunda

➢ Silicón es “facil” de manufacturar en circuitos integrados.


Ley de MooreCada 18 meses se duplica la capacidad de computo


Memoria

Dirección

0

1

2

Dirección + alta

Contenido

01011010

01001011

11100010

00111110

Bit

Byte


Como funciona la RAM?

➢Dirección para los datos

➢Control de Lectura y Escritura

➢Bus datos bidireccional

Direccion

Entrada

(escritura)Salida

(leer)

RAMLecto / Escritura

Bus Datos


RAM: Celda estática

Lineas Bit

Lineas Palabra Celda


Tipos de Memorias

➢RAM : Random Access Memory

➢Dinámica: Cambia con el procesamiento

➢Estática: Permanece constante (power on)

➢ROM : Read Only Memory (preprogramada)

➢PROM: Un Programa la puede cambiar

➢EPROM: Borrable con luz ultravioleta

➢EEPROM: Borrable eléctricamente

Nota: si es “borrable” quiere decir que es “programable”


Direcciones en Memoria

101 102 103

201

301

202 203

302 303

Cada Casillero almacena 1 byte

Cada Casillero tiene una dirección


Como se Organiza la Computadora

Teclado

Monitor

Impresora

Disco

Duro

DisketteB

us

Procesador

(CPU)

Memoria Primaria

(RAM)

ROM

Entrada

Salida

Blanda

Salida

Dura

Discos

Tarjetas

Expansión

.

.

.


Registros

CPU

Cache

Memoria

Principal

Discos magnéticos

Regrabables

Cinta magnética o

Discos no borrables

Memorias en

semiconductores

Almacenamiento

Secundario

(perifericos con

Movimiento

mecánico)Mas capacidad

Menor Costo

+ rápido

Jerarquías de Memoria


➢BIT:

➢Binary Digit.

➢On/Off,

➢0/1,

➢Magnético / No magnetico

Como se almacenan los datos?


Bits como voltajes

Un dispositivo electronico

combina voltajes de entada

(corriente) para obtener

Voltaje de salida

VA

VB

VA*B

Logica 1 representada por 5 Volts

Logica 0 representada por 0 Volts


Como funciona un transistorx

y

control

5V

0V

A =InputC= Output

In Out

A=0 C=1A=1 C=0


Atencion!

➢El byte no es siempre de 8 bits

➢En el propio ASCII original...

➢1 byte = 7 bits


➢BYTE: Grupo de bits de un caracter

➢EBCDIC- Extended Binary Coded Decimal

Interchange Code (8 bits por byte)

➢ASCII- American Standard Code for

Información Exchange (7 u 8 bits por byte)

➢Standard IBM/Microsoft



➢BIT PARIDAD:

➢bit extra agregado a cada byte para detectar

errores en las transmisiones

➢Retomaremos este concepto cuando hablemos

de seguridad y comunicaciones



Bit de Paridad

En sistemas impares se

suman todos los bits y

se complementa a un

numero impar.

En sistemas pares se

suman todos los bits y

se complementa a un

numero par.

Bit de Paridad

ASCII

Bit Paridad

Suma de Bits


Ejemplos de Bytes

C: 1100 0011 0 100 0011 1

A: 1100 0001 1 100 0001 0

T: 1110 0011 1 101 0100 1

EBCDIC ASCII

(Paridad Par)


Equivalencias

8 bits = 1 byte

1024 bytes = 1 K byte

1024 K bytes = 1 Mega byte

1024 Mega bytes = 1 Giga byte

1024 Giga bytes = 1 Tera byte

1024 Tera bytes = 1 Peta byte

1024 Peta bytes = 1 Exa byte

1024 Exa bytes = 1 Zetta byte

1024 Zetta bytes = 1 Yotta byte


Generaciones de Computadoras

1. Tubos Vacío: 1946-1956

2. Transistores: 1957-1963

3. Circuitos Integrados: 1964-1979

4. VERY LARGE-SCALE INTEGRATED

(VLSI) CIRCUITS: 1980 - Actualidad


Unidades: frecuencia

➢Hertz (Hz), ciclos por segundo

➢Unidad: 1/segundo = second –1

➢Velocidad de reloj:.

➢500 Millones de ciclos por segundo (500MHz)

➢Cada ciclo toma 2 nanosegundosSin Wave

-5

-4

-3

-2

-1

0

1

2

3

4

5

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Degrees

Am

plitu

de


Central Processing Unit (CPU)

RAM

Memoria Principal: Primaria

Unidad ControlUnidad

Aritmética / Lógica

ROMReloj


Booteo

➢BIOS chequea el floppy. Si esta presente,

busca el lugar pre-definido para el Sistema

Operativo.

➢Si no hay floppy, verifica en el disco rigido

➢Si no hay HD, error!

➢El orden de booteo puede ser alterado en el

BIOS


Booteo

➢Boot lee el primer sector del disco (cilindro

0, cabeza 0, sector 0) (512 bytes): Master

Boot Record (MBR)

➢MBR es un programa que que localiza una

particion de booteo en el disco.

➢BIOS transfiere control al MBR

➢MBR localiza el sistema operativo (el que sea).


Booteo

➢Cold Boot

➢Por Hardware

➢Ojo: las normas ATM administran la energia por

software de sistema operativo

➢Soft Boot

➢Por Software


Como se “despiertan” las

computadoras?

➢Booteo (Boot Strapping)

➢Pasos para poner en marcha la computadora al

encenderla

➢ Primer paso: Power On Self Test (POST)

➢Proposito: Testeo basico para verificar que todos los

dispositivos estan conectados.

➢Resultados

➢OK: 1 beep

➢Mal: diferentes combinaciones de beeps, mensajes, etc.


Como funciona el POST?

➢Al encender la computadora, se resetea

➢Se borran datos viejos

➢Se borra la memoria

➢Se verifica desde ROM y BIOS

➢ROM no se borra!

➢Instrucciones definidas por pasos en la CPU para

realizar el self test


Pasos del Self Test

➢CPU se autochequea (calculos, acarreos, etc)

➢Señales al bus para verificar funcionamiento

➢Timer (reloj de tiempo real)

➢Tarjeta de video

➢Localizarla y hacer post

➢Si pasa, enlazar tarjeta de video y BIOS

➢Si todo va bien, mostrar texto/graficos


Self Test

➢Verificar RAM.

➢Escribir datos en cada banco

➢Leer datos

➢Detectar RAM disponible


Self Test

➢Verificar otros componentes

➢Ver si ok con el BIOS

➢Ejecutar instrucciones de verificacion

➢Ver si es Plug and Play

➢Asignar recursos

➢Comparar inventario realizado con “lista”

almacenada.

➢Almacenado en CMOS

➢Si difiere, la nueva lista es correcta?


Self Test

➢Ver HD disponibles

➢Ver teclado, se presiono alguna tecla?

➢ Si el POST se completo…

➢Componentes = funcionamiento OK

➢Se localizaron los HD


Carga del sistema operativo

➢ Se lo carga en RAM

➢ Por que?

➢Comandos del usuario para el HW

➢Formatos pre-definidos de comandos

➢Que software funcionará?


Carga Sistema Operativo

➢Por que no esta permanentemente en BIOS?

➢Eleccion usuario (Windows 95, 98, 2000, ME,

NT, XP, Unix, Linux, etc...)

➢Facil distribucion (CDROM vs. Chips)

➢Facil correccion y actualizacion (via internet?)


Prompt

➢Habilitar al usuario a usar el SO

➢Depende de la interfase de usuario el tipo de prompt que se “muestra”

➢Participantes

➢BIOS (en EPROM).

➢CPU (cerebro)

➢HD con el SO

➢RAM


Buses

CPUAlmacenamiento

Primario

Bus Datos

Bus Dirección

Bus Control

Entrada

Dispositivos

Salidas

Dispositivos

Almacenamiento

Secundario


Buses

➢Medio de transporte de los datos entre los componentes

➢Seguimiento por el circuito

➢Contactos

➢Slots

➢Protocolo de comunicaciones

➢Buses dan flexibilidad en agregar y remover componentes.

➢Velocidad = Distancia / Tiempo


Buses de Expansion➢ ISA: Industry Standard Architecture

➢Baja Velocidad, 810 MHz

➢8 MB/sec 20 MB/seg

➢Usado en serial, paralelo, modems internos y tarjetas

de red viejas (Network Interface Cards: NICs)

➢8/16-bit transferencia en paralelo

➢ SCSI: Small Computer System Interface

➢Alta velocidad de perifericos, 5 to 20 MHz

➢8/16-bit transferencia en paralelo


Bus Local

➢Conexion directa a CPU

➢Aplicaciones de alta velocidad: Video

2 tipos

➢PCI: Peripheral Component Interconnect

➢AGP: Advanced Graphics Port


PCI

➢Slot no un puerto.

➢Dominante hoy

➢32 Bits transferencia en paralelo

➢Aplicaciones de alta velocidad

➢Video

➢Network Interface Card (NIC)

➢Disk

➢132 MB/seg 532MB/seg


AGP

➢Slot no un puerto

➢Interfase grafica para las nuevas maquinas

➢Opciones (1x, 2x, 4x)

➢Basado en desarrollo PCI.

➢Designado para graficos.

➢1,066 MB/seg (4x)


Interfase de CPU

Pentium III

AGP chip

setControladora ISA I/O

RAM

AGP slot

Todas las I/O de la CPU

se envian al chip AGP

32-bit, 33 MHz

32-bit

33 MHz16-bit, 8 MHz

ISA Slots

PCI Slots

32-bit

33 MHz

32-bit

66 MHz

Direct memory access

(DMA): los dispositivos

de video acceden a

RAM sin pasar por CPU

32-bit

66 MHz


ALU & Unidad de Control

➢Unidad Aritmética - Lógica: CPU hace las

operaciones matemáticas y lógicas

➢Unidad de Control: CPU controla, y

coordina otras partes de un sistema de

computación


Ciclo Instrucción:

1. Fetch – Tomar instrucción

2. Decodificar

3. Poner la instrucción en un registro

4. Colocar el registro en la dirección

Ciclos de instrucción y ejecución


Ciclo Ejecución:

5. Enviar datos de la memoria principal al

registro de almacenamiento

6. Comandar la ALU

7. ALU hace la operación

8. Enviar resultado a acumulador

Ciclos de instrucción y ejecución


Categorías de Computadoras

➢Mainframe

➢Mini computadoras

➢Personal Computer (PC)

➢Estación de Trabajo

➢Súper Computadoras

Esta clasificacion solo tiene por objeto dar una idea de capacidad

Hoy las barreras han caido...


Mainframe

➢Las computadoras mas grandes

➢Ram: + 1 Gigabyte

➢Aplicaciones Comerciales, Científicas y

Militares

➢Datos “Masivos”

➢Cálculos – Computo Complicado


Mini computadoras

➢Medio Rango

➢200 Mb – 1 Gb

➢Universidades, Fabricas, Laboratorios

➢Usadas como Front-End de los procesos de

un Mainframe


➢De escritorio o portátiles

➢Ram: ?

➢Negocios – Personal

➢Costo Accesible

➢Muchos componentes disponibles

➢Uso en red

Personal Computer


Estaciones de Trabajo

➢Escritorio

➢Gráficos Poderosos

➢Capacidad Matemáticas

➢Multi Tasking

➢Usualmente configuradas para una función

(CAD, Ingeniería, Gráficos)


SupercomputadorasTeraflop: Trillón de cálculos por segundo

➢Altamente Sofisticadas

➢Cómputos Complejos

➢CPU’s Rápidas

➢Alta capacidad de Simulación

➢Tecnología de Punta (State of Art)

➢Caras


Procesos Secuenciales y Paralelos

SECUENCIAL PARALELO

Tarea 1

Resultado

Tarea 2

Resultado

Programa

CPU

Programa

CPU

Programa

CPU

Tarea 2

CPU

Tarea 3

CPU

Tarea 1

RESULTADO


Puertos

➢Conectan la maquina con los perifericos

➢Paralelo: usual: impresora, zip drive, SCSI

➢Serie

➢Modem telefonico

➢USB

➢EIDE

➢SCSI

➢FireWire


Puerto Paralelo

Connector Type: DB-25F

➢Una interfase point-to-point que transfiere

multiples bits simultaneamente.

➢Tambien llamado IEEE-1284 Centronics Interface

Standard

➢ 8 bits (1 byte)

Pin Name Function I/O

1 --STROBE --STROBE Out

2 DATA 0 Data Bit 0 (LSB) Out

3 DATA 1 Data Bit 1 Out






9 DATA 7 Data Bit 7 (MSB) Out

10 --ACK --Acknowledge In

11 BUSY Busy In

12 PE Paper End In

13 SLCT Select In

14 --AUTOLF --Auto Line Feed Out

15 --ERROR --ERROR In

16 --INIT --Initialize Printer Out

17 --SLCTIN --Select Input Out


Puerto Serie

Los datos van en serie, es decir

1 bit a la vez


Puerto Serie

Terminal de datos(DTE)

Equipo deComunicaciones (DCE)

CompañiaTelefonica

Maquina

ModemTelefono


Universal Serial Bus (USB)

➢ Serial solo soporta una conexion (point-to-point),

con un solo dispositivo, para lograr más se creó:

➢USB

➢1996

➢127 dispositivos por puerto

➢1.5 MB/s a 12 MB/s

➢Un solo cable de configuracion

➢Plug and play


Universal Serial Bus (USB)

PC

USB Controller

Host Hub

PortPort

Function & Hub

Port

Hub

Port

Port Port Port Port

FunctionPort

Function

PortPort Port

SimboloConector

pin 1 - VCC (+5VDC)pin 2 - Data - (D-)pin 3 - data + (D+)pin 4 - ground


IDE

➢1986

➢Integrated Drive Electronics

➢Todas las interfases en el disco

➢PC ve un disco generico

➢2 IDE en motherboard

➢Cada IDE puede alimentar 2 dispositivos

➢Master/slave disk

➢Hard drive, floppy drive, CD-ROM


SCSI➢Rapido y versatil (HD, CD-ROM, scanners,

etc.)

➢Mas caro que IDE

➢1 controladora maneja hasta 7 dispositivos


Computadoras más rápidas? Como?

➢Estrategias de desarrollo➢Poner juntos los circuitos

➢Nuevos materiales

➢superconductores

➢Biotecnologia (moleculas)

➢Procesamiento optico

➢Reducir los sets de instrucciones (RISC vs. CISC)

➢Multiples instrucciones en diferentes partes del ciclo

➢Procesamiento en paralelo


Periferico <> Soporte

➢ Periferico = “aparato”

➢ Soporte = “medio de almacenamiento”

Periferico Soporte

Impresora Papel

Diskettera Diskette

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