Componentes Fisicos de un Sistema de Computacion

     Componentes físicos  de un Sistema de Computación

*unidad de procesamiento central CPU:

        _unidad aritmética lógica

        _unidad de control

*Dispositivos de entrada

*dispositivo de salida

*Almacenamiento secundario

*Dispositivos de comunicación

         _Disco óptico

          _Disco magnético

*Almacenamiento primario

Supercomputadoras

Una supercomputadora es la computadora más potente disponible en un momento dado. Estas máquinas están construidas para procesar enormes cantidades de información en forma muy rápida. Las supercomputadoras pueden costar desde 10 millones hasta 30 millones de dólares, y consumen energía eléctrica suficiente para alimentar 100 hogares.

Macrocomputadoras

La computadora de mayor tamaño en uso común es el macrocomputadora. Las macrocomputadoras (mainframe) están diseñadas para manejar grandes cantidades de entrada, salida y almacenamiento.

Minicomputadoras

La mejor manera de explicar las capacidades de una minicomputadora es diciendo que están en alguna parte entre las de una macrocomputadora o mainframe y las de las computadoras personales. Al igual que las macrocomputadoras, las minicomputadoras pueden manejar una cantidad mucho mayor de entradas y salidas que una computadora personal. Aunque algunas minis están diseñadas para un solo usuario, muchas pueden manejar docenas o inclusive cientos de terminales.

Estaciones de trabajo

Entre las minicomputadoras y las microcomputadoras (en términos de potencia de procesamiento) existe una clase de computadoras conocidas como estaciones de trabajo . Una estación de trabajo se ve como una computadora personal y generalmente es usada por una sola persona, al igual que una computadora. Aunque las estaciones de trabajo son más poderosas que la computadora personal promedio. Las estaciones de trabajo tienen una gran diferencia con sus primas las microcomputadoras en dos áreas principales. Internamente, las estaciones de trabajo están construidas en forma diferente que las microcomputadoras. Están basadas generalmente en otra filosofía de diseño de CPU llamada procesador de cómputo con un conjunto reducido de instrucciones (RISC), que deriva en un procesamiento más rápido de las instrucciones.

Computadoras personales

Pequeñas computadoras que se encuentran comúnmente en oficinas, salones de clase y hogares. Las computadoras personales vienen en todas formas y tamaños. Modelos de escritorio El estilo de computadora personal más común es también el que se introdujo primero: el modelo de escritorio. computadoras notebook Las computadoras notebook, como su nombre lo indica, se aproximan a la forma de una agenda. Las laptop son las predecesoras de las computadoras notebook y son ligeramente más grandes que éstas. Asistentes personales digitales Los asistentes personales digitales (PDA)son las computadoras portátiles más pequeñas. Las PDA, también llamadas a veces palmtops, son mucho menos poderosas que los modelos notebook y de escritorio. Se usan generalmente para aplicaciones especiales, como crear pequeñas hojas de cálculo, desplegar números telefónicos y direcciones importantes, o para llevar el registro de fechas y agenda. Muchas pueden conectarse a computadoras más grandes para intercambiar datos.

Arquitectura von Neuman

Von Neumann (1903-1957)

Una computadora u ordenador mas reconocido en nuestro pais,es una maquina basada en un procesador, memorias y dispositivos de entrada y salida(perifericos). Lo que se pretende hacer con esta maquina llamada ordenador es hacer mucho mas faciles las tareas rutinarias como un buen ejemplo: hacer facturas. El proceso de programación podría ser más fácil si el programa se representará en una forma adecuada para ser guardado en la memoria junto con los datos. Entonces, la computadora conseguiría sus instrucciones leyéndolas de la memoria, y se podría hacer o modificar un programa escribiendo en una zona de memoria. Esta idea conocida como concepto de programa almacenado, se atribuye a los diseñadores de la ENIAC, sobre todo al matemático John von Neumann. En 1946 von Neumann y colegas empezaron el diseño de la nueva computadora que llamaron IAS y terminada hasta 1952, siendo el prototipo de toda una secuencia de computadoras de uso general. Salvo raras excepciones, todas las computadoras de hoy día tienen la misma estructura general y funcionamiento que las máquinas de von Neumann. -Virtualmente todas las computadoras se han diseñado basándose en los conceptos desarrollados por von Neumann. Tal diseño se conoce como Arquitectura de von Neumann y se basa en tres conceptos clave:

· Los datos y las instrucciones se almacenan en una sola memoria de lectura - escritura.

· Los contenidos de esta memoria se direccionan indicando su posición, sin considerar el tipo de dato contenido en la misma.

· La ejecución se produce siguiendo una secuencia de instrucción tras instrucción (a no ser que dicha instrucción se modifique explícitamente).

-Hasta 1945 la arquitectura física de todo ordenador servían a la par de programa en el plano más estricto, y por lo tanto los cometidos de estas máquinas eran inamovibles, a menos que los ingenieros se atreviesen a cambiar las conexiones, esto además de ser una tarea ardua y en ocasiones cuasimposible, era sumamente costoso. John Von Neumann sugirió en 1945 una alternativa hacia una arquitectura más versátil. Nacido en Budapest en 1903, Neumann a ofrecido a la humanidad muchas y muy variadas aportaciones científicas, como la teoría de los juegos, teoría de los autómatas, cálculo de la propagación de las ondas de choque, ensayo sobre la matemática de la teoría cuántica, etc. La arquitectura de "Von Neumann" fue adoptada por todos los ordenadores desde la Segunda Guerra Mundial, dicha arquitectura hace una diferenciación del ordenador en dos partes, que son las siguientes: 

CPU (Unidad Central de Procesamiento): que opera sobre los datos que hay que manipular. MEMORIA: es aquí donde están guardados los datos. Las máquinas con arquitectura Von Neumann operan al compás de ciclos definidos con precisión:

- Toma de la memoria la 1º instrucción. - Toma de otra parte de la memoria el dato sobre el que hay que operar. - Ejecuta la operación. - Toma de la memoria la siguiente instrucción (en este caso la segunda) 

1° GENERACIÓN (1940-1952)

Es elemento tecnológico que la hace posible es la válvula de vacío, están constituidas por aproximadamente 18 000 válvulas de vacío, por lo que era necesario sistemas de refrigeración para evitar el calentamiento y quemados de los tubos. Los operadores ingresaban los datos y programas en código de maquina por medio de tarjetas perforadas .El almacenamiento interno se lograba con un tambor que giraba rápidamente ,sobre el cual un dispositivo de lectura/escritura colocaba marcas magnéticas .Eran empleados para uso militar y científico. Una de las computadoras es la ENIAC, media 2.40 de ancho por 30 metros de largo y pesaba 80 toneladas.

LAS PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LAS COMPUTADORAS:

*Usaban tubos  o válvulas al vacío.

*Tenían desde 100 Bytes hasta 2 Kilobytes.

*Maquinas grandes y pesadas.

*Continuas fallas o interrupciones en el proceso.

*Uso de tarjetas perforadas para suministrar datos y los programas.

2° GENERACIÓN(1 952 -1 964)

A partir de 1947 en los laboratorios Bell, el diseño del transistor ,construido con material semiconductor basado en el Silicio ,un material  abundante en la arena de playa. El transistor sustituye ala válvula de vacío, ocupando mucho menos espacio y con el se inicia el verdadero desarrollo de las computadoras ,disminuyendo de tamaño y precio.

LAS PRINCIPALES CARACTERISTICAS DE LA 2 GENERACIÓN:

*Computadoras basadas en transistores.

*Realizan de 6000 a 3 000 000 ,operaciones por segundo.

*Disminución de consumo energético y de producción de calor.

*El voltaje de alimentación  es de 10v.

*Comenzaron a desarrollarse leguajes ensambladores y de alto nivel como el FORTRAN, COBOL ,facilitando la programación de los mismos.

*Mayor velocidad. La velocidad de las operaciones ya no se mide en segundos sino en mili segundos.

3° GENERACIÓN(1964-1971)

El 1964 aparece el circuito integrado, fabricado también con material semiconductor ,dando paso a la tercera generación de computadoras. En el circuito integrado o chip, se construyen en miniatura circuitos electrónicos a base de transistores ,resistencias ,condensadores. Con ello se consigue a disminuir aun mas el tamaño y el consumo de las computadoras, aumentando al mismo tiempo las prestaciones. Los circuitos integrados de esta época se denominan SSI(Small Scale Integración) .El software evoluciona desarrollándose los Sistemas Operativos que influyen multiprogramación. Para almacenamiento interno de la información se utiliza memorias semiconductores y para el almacenamiento masivo externo empiezan a utilizarse los discos magnéticos.

4 º GENERACIÓN (1971-hasta la actualidad) 

En 1971 aparece el microprocesador ,que consiste en la construcción de la Unidad central de proceso en un solo circuito integrado .La tecnología de construcción de los circuitos se le denomina LSI(Large Scale Integration) y posibilita la aparición de las computadoras personales, extendiéndose el uso de las computadoras al hogar .Aparece como unidad de almacenamiento el disquete o floppy disk ,proliferan los lenguajes de programación de todo tipo y aparecen las redes de transmisión de datos para interconectar tipo y aparecen las redes de transmisión o teleinformática .La escala de integración sigue aumentando ,apareciendo VLSI(Very Large Scale Integration) y ULSI(Ultra Large Scale Integration),sigue reduciéndose el  tamaño y los precios ,empiezan a buscarse alternativas al diseño de la máquina de Von Neuman que hagan a las computadoras cada vez mas rápidas .Empieza a introducirse el paralelismo ,es decir que varios procesadores puedan trabajar al mismo tiempo pudiendo ejecutar incluso el mismo programa.

En la cuarta generación se tienen las siguientes características:

Basadas en circuitos integrados  de tipo LSI, VLSI, UVLSI.

El proceso de reducción del tamaño de los componentes llega a superar las escalas microscópicas .Las aplicaciones del microprocesador se hayan proyectados mas allá de la computadora y se encuentra en multitud de aparatos.

La reducción del tamaño también genera nuevos conceptos para su uso .Las PC`s, las microcomputadoras y las minicomputadoras son el grupo de equipos que conforman las “computadoras pequeñas”.

Memorias electrónicas, que resultan mas rápidas y reducidas .La capacidad de memoria aumenta notablemente.

El aumento cuantitativo y cualitativo de las bases de datos lleva a crear nuevas formas de gestión que facilitan las tareas de consulta y edición

Las aplicaciones .Son innumerables y generalmente abarcan todos los campos de la actividad humana

La computación deja de ser uso exclusivo de profesionales y entra a ser un elemento más de la vida cotidiana.

5º GENERACIÓN (en proyecto)

Aparecen términos como inteligencia artificial, que pretende que las computadoras puedan pensar, a  semejanza del hombre .Los lenguajes de programación se acercan cada vez más al lenguaje natural y evolucione la robótica diseño de maquinas que hagan labores humanas, como construir coches, limpiar la casa, etc.  

Arquitectura Harvard

La arquitectura Harvard cuenta con la memoria de programa y la memoria de datos separado y solo accesible a través de buses distintos. El PIC16FXXX cuenta con un bus de datos de 14-bits para acceder a la memoria de programas y un bus independiente de 8-bits para acceder a la memoria de datos. Esto mejora el ancho de banda en relación a la arquitectura tradicional de Von-Neumann, en la cual en la cual memoria de programa y la memoria de datos son accedidas a través del mismo bus.

Esta arquitectura ofrece la posibilidad de poder acceder a una sola instrucción en un ciclo de reloj. Mientras la memoria de programa es accedida la memoria de datos esta en un bus independiente y puede ser leída y escrita. Esta separación de buses permite que una instrucción sea ejecutada mientras la siguiente es extraída.

 El término Arquitectura Harvard originalmente se refería a las arquitecturas de computadoras que utilizaban dispositivos de almacenamiento físicamente separados para las instrucciones y para los datos (en oposición a la Arquitectura de von Neumann). El término proviene de la computadora Harvard Mark I, que almacenaba las instrucciones en cintas perforadas y los datos en interruptores.

Todas las computadoras constan principalmente de dos partes, la CPU que procesa los datos, y la memoria que guarda los datos. Cuando hablamos de memoria manejamos dos parámetros, los datos en sí, y el lugar donde se encuentran almacenados (o dirección). Los dos son importantes para la CPU, pues muchas instrucciones frecuentes se traducen a algo así como "coge los datos de ésta dirección y añádelos a los datos de ésta otra dirección", sin saber en realidad qué es lo que contienen los datos.

Se puede fabricar memoria mucho más rápida, pero a costa de un precio muy alto. La solución, por tanto, es proporcionar una pequeña cantidad de memoria muy rápida conocida con el nombre de caché. Mientras los datos que necesita el procesador estén en la caché, el rendimiento será mucho mayor que si la caché tiene que obtener primero los datos de la memoria principal. La optimización de la caché es un tema muy importante de cara al diseño de computadoras.

La arquitectura Harvard ofrece una solución particular a este problema. Las instrucciones y los datos se almacenan en cachés separadas para mejorar el rendimiento. Por otro lado, tiene el inconveniente de tener que dividir la cantidad de caché entre los dos, por lo que funciona mejor sólo cuando la frecuencia de lectura de instrucciones y de datos es aproximadamente la misma. Esta arquitectura suele utilizarse en DSPs, o procesador de señal digital, usados habitualmente en productos para procesamiento de audio y video.

¿Qué es el Hardware?

Se denomina hardware o soporte físico al conjunto de elementos materiales que componen un computador. Hardware también son los componentes físicos de una computadora tales como el disco duro, dispositivo de CD-Rom, disquetera, etc.En dicho conjunto se incluyen los dispositivos electrónicos y electromecánicos, circuitos, cables, tarjetas, armarios o cajas, periféricos de todo tipo y otros elementos físicos.