Usuario:MarcosRandy/Taller
En Arquitectura de computadoras, se refiere al diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadoras. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria. es decir, los atributos o características de un sistema visible al programador.
Arquitectura del computador. "La apariencia funcional que presenta a sus usuarios inmediatos" -Amdahl (1946). Es decir, los atributos o características de un sistema visible al programador.
La organización o estructura de un computador se refiere a la estructura lógica que da forma a su estructura. La arquitectura describe lo que sucede, mientras que la organización describe como sucede.
Estructura de un computador. Es la estructura lógica que da forma a su arquitectura.
La tecnología y realización es una version concreta de la organización. Es decir, determina los componentes que se van a utilizar y cómo se van a interconectar.
Tecnología de un computador. Indica los componentes concretos y sus interconexiones. Encapsulado, refrigeración, etc.
Componentes del computador[editar]
Los componentes de una computadora son lo que comúnmente conocemos como “hardware”, y su función es procesar todas las instrucciones que proporciona el software con el que está cargada la computadora. La gran mayoría de los componentes de una computadora se encuentran conectados por cables a la unidad del sistema.
Los Componentes del Computador[editar]
CPU[editar]
Es el hardware dentro de una computadora u otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones de un programa informático mediante la realización de las operaciones básicas aritméticas, lógicas y de entrada/salida del sistema.
Dispositivo de entrada[editar]
En informática, un periférico de entrada es un dispositivo utilizado para proporcionar datos y señales de control a la unidad central de procesamiento de una computadora.
Dispositivos de salida[editar]
Es un periférico (en informática) que traduce los resultados de las instrucciones realizadas por el usuario del computador, de manera que este pueda entender el resultado de la operación requerida por el usuario.
Dispositivos de almacenamiento[editar]
En estos dispositivos se realizan operaciones de lectura y/o escritura de los medios donde se almacenan o guardan, lógica y físicamente, los archivos de un sistema informático.
Red de comunicaciones(denominada bus)[editar]
En todo proceso de comunicación se requiere de un emisor, un mensaje, un medio y un receptor. La finalidad principal para la creación de una red de computadoras es compartir los recursos y la información en la distancia, asegurar la confiabilidad y la disponibilidad de la información, aumentar la velocidad de transmisión de los datos y reducir el costo(el Internet es un ejemplo de Red de comunicaciones).
CPU[editar]
El UCP o procesador, interpreta y lleva a cabo las instrucciones de los programas, efectúa manipulaciones aritméticas y lógicas con los datos y se comunica con las demás partes del sistema. Una UCP es una colección compleja de circuitos electrónicos. Cuando se incorporan todos estos circuitos en un chip de silicio, a este chip se le denomina microprocesador. La UCP y otros chips y componentes electrónicos se ubican en un tablero de circuitos o tarjeta madre.
Los factores relevantes de los chips de UCP[editar]
Compatibilidad[editar]
No todo el software es compatible con todas las UCP. En algunos casos se pueden resolver los problemas de compatibilidad usando software especial.
Velocidad[editar]
La velocidad de una computadora está determinada por la velocidad de su reloj interno, el dispositivo cronométrico que produce pulsos eléctricos para sincronizar las operaciones de la computadora.
Las computadoras se describen en función de su velocidad de reloj, que se mide en mega hertz. La velocidad también está determinada por la arquitectura del procesador, es decir el diseño que establece de qué manera están colocados en el chip los componentes individuales de la CPU. Desde la perspectiva del usuario, el punto crucial es que "más rápido" casi siempre significa "mejor".
Memorias[editar]
En informática, la memoria es el dispositivo que retiene, memoriza o almacena datos informáticos durante algún intervalo de tiempo. La memoria proporciona una de las principales funciones de la computación moderna: el almacenamiento de información y conocimiento. Es uno de los componentes fundamentales de la computadora, que interconectada a la unidad central de procesamiento (CPU, por las siglas en inglés de Central Processing Unit) y los dispositivos de entrada/salida.
La administración de memoria es el acto de gestionar la memoria de un dispositivo informático. La gestión de la memoria principal de una computadora es una tarea de suma importancia para el funcionamiento de la misma. La calidad de la gestión de la memoria es crucial para las prestaciones del sistema. La calidad de la gestión de la memoria es crucial para las prestaciones del sistema.
La administración de memoria se refiere a los distintos métodos y operaciones que se encargan de obtener la máxima utilidad de la memoria, organizando los procesos y programas que se ejecutan de manera tal que se aproveche de la mejor manera posible el espacio disponible.
Las técnicas que existen para la carga de programas en la memoria son: partición fija, que es la división de la memoria libre en varias partes (de igual o distinto tamaño) y la partición dinámica, que son las particiones de la memoria en tamaños que pueden ser variables, según la cantidad de memoria que necesita cada proceso.
Tipos de memorias en un computador[editar]
una computadora independientemente de los muchos tipos de memoria existentes, una computadora tiene como principales cuatro tipos de memorias para el correcto funcionamiento del sistema computacional:
Memoria RAM [editar]
es la memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y la mayoría del software en una computadora.
Memoria ROM [editar]
Es un medio de almacenamiento utilizado en ordenadores y dispositivos electrónicos, que permite solo la lectura de la información y no su escritura, independientemente de la presencia o no de una fuente de energía.
Memoria Cache[editar]
Es un tipo de memoria rápida que se utiliza como puente entre el microprocesador y la memoria principal o RAM. Ayuda a que los programas ya ejecutados con anterioridad se abran funcionen más rápido.
Memoria Virtual[editar]
Es una técnica de gestión de la memoria que permite que el sistema operativo disponga, tanto para el software de usuario como para sí mismo, de mayor cantidad de memoria que esté disponible físicamente.
Canales y periféricos[editar]
Canales DMA[editar]
Los DMA(DMA, del inglés direct memory access) permite a cierto tipo de componentes de una computadora acceder a la memoria del sistema para leer o escribir independientemente de la unidad central de procesamiento (CPU) principal.
Muchos sistemas hardware utilizan DMA, incluyendo controladores de unidades de disco, tarjetas gráficas y tarjetas de sonido. DMA es una característica esencial en todos los ordenadores modernos, ya que permite a dispositivos de diferentes velocidades comunicarse sin someter a la CPU a una carga masiva de interrupciones.
Periféricos[editar]
En informática, es la denominación genérica para designar al aparato o dispositivo auxiliar e independiente conectado a la unidad central de procesamiento de la computadora.
Se consideran periféricos a las unidades o dispositivos de hardware a través de los cuales la computadora se comunica con el exterior, y también a los sistemas que almacenan o archivan la información, sirviendo de memoria auxiliar de la memoria principal.
Direccionamientos[editar]
Una instrucción consiste en un código de operación (opcode) generalmente acompañado con información adicional como la dirección de los operandos, el destino de los resultados y la dirección de la siguiente. El tema general de especificar dónde están los operandos (es decir, sus direcciones) se llama direccionamiento.
Considere una instrucción ADD (suma) que requiere la especificación de tres operandos, dos fuentes y un destino. De alguna manera, la instrucción ADD debe indicar dónde están los operandos y dónde debe poner se el resultado. Si las direcciones de memoria tienen 32 bits, la especificación de esta instrucción requiere direcciones de 32 bits además del código de operación. Las direcciones ocupan muchos más bits que el código de operación.
El direccionamiento[editar]
El direccionamiento toma en cuenta dos cosas:
- Cómo se especifica la dirección de un operando o referencia.
- Cómo se organizan los bits de una instrucción para definir las direcciones de los operandos y la operación que realiza dicha instrucción.
Es por ello que se emplean diversas técnicas de direccionamiento. Todas ellas implican algún compromiso entre el rango de direcciones y/o flexibilidad de direccionamiento de una parte, y por otro lado, el numero de referencias a memoria y/o la complejidad del cálculo de las direcciones.
Técnicas de direccionamiento más comunes[editar]
- Inmediato: en este modo el operando es especificado en la instrucción misma. En otras palabras, una instrucción de modo inmediato tiene un campo de operando en vez de un campo de dirección.
- Directo: en este modo la dirección efectiva es igual a la parte de dirección de la instrucción. El operando reside en la memoria y su dirección es dada directamente por el campo de dirección de la instrucción. En una instrucción de tipo ramificación el campo de dirección especifica la dirección de la rama actual.
- Indirecto: si hace referencia a un registro de la máquina, la dirección de memoria (dirección efectiva) que contiene el dato estará en este registro y hablaremos de direccionamiento indirecto a registro; si hace referencia a una posición de memoria, la dirección de memoria (dirección efectiva) que contiene el dato estará almacenada en esta posición de memoria y hablaremos de direccionamiento indirecto a memoria.
- Registro: sirve para especificar operandos que están en registros. En este modo, los operandos están en registros que residen dentro de la CPU.
- Indirecto con registro: en este modo el campo de la dirección de la instrucción da la dirección en donde la dirección efectiva se almacena en la memoria. El control localiza la instrucción de la memoria y utiliza su parte de dirección para acceder a la memoria de nuevo para leer una dirección efectiva.
- Con desplazamiento: combina el modo directo e indirecto mediante registros.
- Pila: este direccionamiento se basa en las estructuras denominadas Pila (tipo LIFO), las cuales están marcados por el fondo de la pila y el puntero de pila (*SP). El puntero de pila apunta a la última posición ocupada. Así, como puntero de direccionamiento usaremos el SP.
Registros[editar]
En arquitectura de computadoras, un registro es una memoria de alta velocidad y poca capacidad, integrada en el microprocesador, que permite guardar transitoriamente y acceder a valores muy usados, generalmente en operaciones matemáticas.
- Los registros de datos: son usados para guardar números enteros. En algunas computadoras antiguas, existía un único registro donde se guardaba toda la información, llamado acumulador.
- Los registros de memoria: son usados para guardar exclusivamente direcciones de memoria. Eran muy usados en la arquitectura Harvard, ya que muchas veces las direcciones tenían un tamaño de palabra distinto que los datos.
- Los registros de propósito general (en inglés GPRs o General Purpose Registers): pueden guardar tanto datos como direcciones. Son fundamentales en la arquitectura de von Neumann. La mayor parte de las computadoras modernas usa GPR.
- Los registros de coma flotante: son usados para guardar datos en formato de coma flotante.
- Los registros constantes: tienen valores creados por hardware de sólo lectura. Por ejemplo, en MIPS el registro cero siempre vale 0.
- Los registros de propósito específico: guardan información específica del estado del sistema, como el puntero de pila o el registro de estado.
Datos[editar]
Un dato es una representación simbólica (numérica, alfabética, etc.) de un atributo o característica de una entidad. El dato no tiene valor semántico(sentido) en sí mismo, pero convenientemente tratado (procesado) se puede utilizar en la realización de cálculos o toma de decisiones. Los datos son la materia prima de la cual se deriva la información. Cualquier cantidad o hecho, sin analizar, que por sí solos no tienen significado alguno y deben ser presentados en forma utilizable y colocados en un contexto que le de valor.
Una base de datos o banco de datos es un conjunto de datos pertenecientes a un mismo contexto y almacenados sistemáticamente para su posterior uso. Actualmente, y debido al desarrollo tecnológico de campos como la informática y la electrónica, la mayoría de las bases de datos están en formato digital, siendo este un componente electrónico, por tanto se ha desarrollado y se ofrece un amplio rango de soluciones al problema del almacenamiento de datos.
- Procesamiento de datos : conjunto de acciones sobre cualquier tipo de datos, para luego obtener información oportuna y útil en el logro de un mayor control y mejor toma de decisiones.
- Ciclo de procesamiento de datos: serie de pasos operativos a través de los cuales pasan los datos para ser transformados en información.
Tipos básicos de datos[editar]
- Numéricos: formados exclusivamente por dígitos. Ejemplo: 1992, 2015, 2007.
- Alfabéticos: formados exclusivamente por letras del alfabeto. Ejemplo: Marcos Randy, Betania Garcia.
- Alfanuméricos: formados por caracteres numéricos, alfabéticos y especiales. Ejemplo: hh3, 67dd2, DDR3.
Importancia del orden de datos en la informática[editar]
En la informática, es importante el orden de los datos, ya que un conjunto de datos empleados sin ningún orden nos daría una información diferente de la deseada o incluso podría no aportar ninguna información. Ejemplo:
Estos son conceptos básicos de Datos en Informática(correcto).
Básicos son conceptos de estos Informática en Datos(incorrecto).
Instrucciones[editar]
Las instrucciones son un conjunto de datos insertados en una secuencia estructurada que el procesador es capaz de interpretar y ejecutar en el computador.
Estas instrucciones del computador son las que determinan el funcionamiento de el CPU que las ejecuta. El CPU puede realizar una diversidad de funciones, que son el reflejo de la variedad de las instrucciones definidas para dicha CPU.
El programador tiene un repertorio de instrucciones como medio para controlar la CPU. Este repertorio de instrucciones, Conjunto de instrucciones o Juego de Instrucciones...
Deben de ser[editar]
- Completo: debe permitir resolver cualquier problema.
- Eficaz: los programas deben ser ejecutados en un tiempo razonable
Estar relacionado[editar]
- El número de registros disponibles.
- El tamaño de los datos.
- Los modos de direccionamiento (maneras de acceder a los datos).
Las instrucciones deben especificar[editar]
- Formato de las instrucciones: tamaño fijo, variable o híbrido.
- Localización de operandos y resultados, así como modos de direccionamiento de la memoria.
- Tipos de datos y tamaños: enteros (complemento a 2 o BCD, de 8, 16, 32 y 64 bits) y números en coma flotante de 32 y 64 bits (IEEE 754).
- Operaciones soportadas: lógicas, aritméticas, etc.
- Mecanismos de bifurcación:instrucciones de salto, subrutinas, etc, que modifican el flujo normal de ejecución.
Interruptores[editar]
Se llama interruptor a una variable que únicamente toma dos valores, es decir; independientemente de cuales sean las opciones disponibles en un sistemas el tomara dos opciones, los cuales se pueden identificarse cómo por ejemplo: “abierto / cerrado”, “verdadero / falso”, “on / off”, “start / stop”, “válido / no válido”, entre otros.
Esta variable conlleva mucho que ver con los tipos de datos booleanos, sin embargo, ni todos los interruptores son variables booleanas, ni todas las variables booleanas son interruptores.
Un interruptor normalmente se puede sustituir por una evaluación de una variable. Sin embargo, son muy usados porque evitan tener que evaluar expresiones complejas y porque aportan claridad para la escritura y lectura de programas.
DIP SWITCH (Interruptor DIP)[editar]
Un DIP Swicth se trata de un conjunto de interruptores eléctricos que se presenta en un formato encapsulado (que se denomina Dual In - Line Package), la totalidad del paquete de interruptores se puede también referir como interruptor DIP en singular.
- Caracteristicas:
- Los interruptores DIP permiten al usuario configurar un circuito impreso para un tipo particular de computadora o de uso específico.
- Los interruptores DIP son una alternativa a los Jumper (puente, elemento que permite interconectar dos terminales de manera temporal sin tener que efectuar una operación que requiera una herramienta adicional).
- Este tipo de interruptor se diseña para ser utilizado en un tablero similar al de circuito impreso junto con otros componentes electrónicos y se utiliza comúnmente para modificar/personalizar el comportamiento hardware de un dispositivo electrónico en ciertas situaciones específicas.
- Fueron utilizados considerablemente en las viejas tarjetas ISA (Acrónimo de Industry Standard Architecture).
Mascaras[editar]
Una máscara son ciertos datos que, junto con una operación, son usados para sacar información almacenada en otro lado. El tipo de máscara más frecuente es la llamada máscara de bits (Bitmask, en inglés), que saca el estado de ciertos bits en una cadena de binarios o números.
El termino «mascara» asignado a esta rama de la informática, proviene del sentido figurado «Máscara», porque permite a través de sus agujeros la visualización de ciertas partes de aquello que cubren a la vez que ocultan (enmascaran) aquello tapado por las zonas no perforadas.
Ejemplos de su funcionalidad[editar]
- Si tenemos la cadena binaria 10011101 y queremos sacar el estado del quinto bit contando desde el bit más significativo, deberíamos usar una Bitmask como 00001000 y utilizar el operador Y (and). Esto hace que el resto de los números se obtenga 0, y el bit quinto "1 AND 1 = 1". De esta manera encontramos el valor del quinto bit.
- Supongamos que deseamos saber, en una secuencia de dieciséis bits, cuáles están a cero y cuáles a uno de entre los ocho bits de más peso. Si no nos interesa conocer en qué situación (uno o cero) se encuentran los bits de menor peso, podemos hacer un y lógico (AND) con una secuencia de dieciséis bits en la que estén a uno todos los bits cuyo estado nos interese y a cero aquellos cuyo estado nos resulte irrelevante.
Así, si a la cadena binaria: 1100010101101101 le aplicamos la máscara 1111111100000000 y obtenemos el y-lógico a nivel de bit entre ambos valores, resultando 1100010100000000 que conserva los valores de los bits cuya situación nos interesa pero pone a cero la zona de la cadena cuyos bits no nos conviene considerar.
Tipos de Mascara[editar]
En informática, hay varios tipos de mascaras:
- Máscara espectral (en ingles, Spectral mask): en telecomunicaciones , una máscara espectral (también conocida como máscara de transmisión), es un conjunto de líneas matemáticamente definidas aplicadas a nivel de transmisión de radio u óptica. La máscara espectral generalmente se utiliza para reducir la interferencia, reduciendo la radiación excesiva en frecuencias más allá del ancho de banda necesaria.
- Máscara de sombra (en ingles, Shadow mask): la máscara de sombra es una tecnología utilizada en televisores y monitores para computadoras del tipo CRT (de tubos de rayos catódicos).
- Máscara de afinidad(en ingles, Affinity Mask): es una máscara de bit que indica qué procesos deben ejecutarse en qué procesador o procesadores. Configurar la máscara de afinidad para ciertos procesos que se ejecutan bajo Windows puede ser útil para que algunos procesos de sistema estén restringidos al primer núcleo del microprocesador.
Program Status Word[editar]
En informática el PSW o Program Status Word es un area del registro de la computadora, que muestra y contiene información sobre el "status" o estado de un programa que es utilizado por el sistema operativo instalado en un computador.
Almacenando el PSW durante una interrupción, el estado de la CPU puede ser preservado para una posterior inspección. Cargando un nuevo PSW o una parte de un PSW, el estado de la CPU puede ser inicializado o modificado. En general, el PSW es utilizado para controlar la ejecución secuencial de instrucciones e indicar el estado del sistema en relación al programa en ejecución.
Protección (locks)[editar]
En el mundo de la informática, computadoras o redes, es necesaria la protección del sistema, archivos y configuraciones de nuestro ordenador. Ya que en ocasiones en nuestro sistema, se alojan virus de que de manera intencionada se establecen en lugares donde pueda ser ejecutados por el usuario(sin que este se entere) para posteriormente infectar el sistema causando una gran cantidad de problemas un tiempo después.
Los software malintencionados o virus se pueden transmitir a través de:
- unidades de disco extraíbles (discos cd-rom, unidades de almacenamiento externos, USB, tarjetas de memoria MicroSD, etc).
- Internet (paginas web, Email, la descarga de archivos o software infectados, etc).
- Una red privada de ordenadores de una empresa o local, en la que se comparten archivos de todo tipo, que si están infectados, pueden acabar extendiéndose por todos los equipos que están conectados a esa red.
Para la protección del sistema[editar]
Para la protección de nuestro sistema son necesario herramientas que te ayuden a combatir cualquier tipo de software malintencionados. Estas herramientas solo ayudaran ya que la protección de nuestro sistema tiene que ver mucho con nuestro ingenio o sentido común es tan importante como la estrategia que utilices para combatir los virus que pueden infectar tu sistema.
Timers[editar]
Se denomina temporizador o timer al dispositivo mediante el cual podemos regular la conexión o desconexión de un circuito eléctrico durante un tiempo determinado. El temporizador es un tipo de relé auxiliar, pero se diferencia en que sus contactos no cambian de posición instantáneamente. Este, con frecuencia programable, siempre te permitirá medir el tiempo en un lapso transcurrido.
También podemos decir que, genera un evento después de un intervalo establecido, con la opción de generar eventos recurrentes(todo depende de la programación).
Tipos de Timers o Temporizadores[editar]
Algunos de los temporizadores o timers mas conocidos:
- Temporizador a la conexión: es un relé cuyo contacto de salida conecta después de un cierto retardo a partir del instante de conexión de los bornes de su bobina.
- Temporizador a la desconexión: al quedar sin alimentación, el relé permanece conectador durante el tiempo ajustado por el potenciómetro frontal o remoto, desconectándose al final de dicho tiempo.
- Temporizadores electrónicos: el principio básico de este tipo de temporización, es la carga o descarga de un condensador mediante una resistencia.
Configuraciones de un computador[editar]
Cuando se hace referencia a la configuración de tipo informática se está hablando de aquel grupo de datos e información que caracteriza a diferentes elementos de una computadora, como pueden ser programas, aplicaciones o elementos de hardware / software. La configuración es lo que hace que cada parte de la computadora cumpla una función específica porque es lo que eventualmente la define.
La configuración es un conjunto de datos que determina el valor de algunas variables de un programa o de un sistema operativo. En algunos casos el programa o configuración del programa no podrá cargar las nuevas configuraciones mientras se esté ejecutando el programa o Sistema operativo, si la configuración aún no ha sido definida por el usuario, el programa o sistema cargará la configuración predeterminada.
Tipos de configuración[editar]
- Predeterminada, típica o por defecto: en todos los casos, los programas vienen con una configuración por defecto, es decir, una configuración general o especifica que necesita el programa para ejecutarse correctamente, omitiendo herramientas u opciones que pueden considerarse de "segundo plano" y por ende; no son instaladas, ya que el usuario puede no necesitarlas. Este tipo de configuración pretender estar dirigida a usuarios generales del programa.
Una configuración típica, predeterminada o por defecto debe estar preparada para:
- Usuarios de todas las edades y ambos sexos.
- Generalmente en inglés o español.
- Nivel gráfico medio.
- Seguridad media.
- Personalizada: este tipo de configuración es muy usada por usuarios de conocimiento avanzado en cualquier ámbito que se desarrolle el programa. Esta configuración es usada para instalar complementos, herramientas y mas opciones que el usuario cree necesitar para desarrollar su trabajo en las aplicaciones o sistema operativo.
La configuración personalizada transformará al programa o sistema operativo en cuestión en algo mucho más útil a la vez que seguro. Ya que sigue tus intereses y tampoco puede ser fácilmente alterada por agentes externos como virus y hackers informáticos.
Errores[editar]
Esto está relacionado generalmente con errores de escritura en la definición de los elementos de la configuración. Si se cuenta con una configuración defectuosa, el programa o elemento funcionará de manera incorrecta y es por eso que se le solicitará al usuario reconfigurar el sistema lo más pronto posible.
Los errores de una configuración es generado por una escritura incorrecta de las líneas del archivo de configuración o que el hardware este limitado a una configuración que no requiera de tantos recursos como esta, esto conlleva a una ejecución defectuosa del programa informático o sistema operativo o a la imposibilidad de ejecutarse.