Tema 1: Introducción

Estructura de computadores
Tema 1: Introducción
Tema 1: Introducción
1.1 Visión General
Una breve introducción de los diferentes temas que componen esta
asignatura.
Tema 1: Introducción
Vamos a repasar brevemente lo que ha sido la evolución de las
computadoras.
Tema 2: Sistemas de representación numérica
Estudiaremos los aspectos más importantes relacionados con la forma
en que se representa la información en una computadora.
Trataremos los sistemas de numeración, desde el punto de vista de su
aplicación en Informática, y el modo de conversión de los números de un
sistema a otro, y las operaciones aritméticas básicas. También veremos como
se representa y codifica la información en las computadoras.
Tema 3: Representación y minimización de funciones lógicas
Veremos los conceptos básicos del álgebra de Boole, de funciones
lógicas y como podremos simplificarlas, con el objeto de obtener circuitos
digitales más simples, con el menor número de puertas lógicas (sumas,
productos, etc.).
Tema 4: Circuitos combinacionales
Veremos los circuitos digitales cuyo comportamiento en función de las
entradas y las salidas, podrá ser expresada por una función lógica.
Analizaremos el funcionamiento de los circuitos combinacionales típicos:
sumadores, restadores, codificadores, decodificadores, multiplexores y
demultiplexores.
Tema 5: Circuitos secuenciales
Veremos los circuitos secuenciales, los cuales son capaces de
almacenar información, pues su salida depende de las entradas, y además,
del estado en instantes anteriores. Veremos las funciones de transición, que
dependen del tiempo, y una forma de representarlas de forma gráfica: los
cronogramas. Así mismo, también veremos los distintos tipos de biestables,
registros y contadores.
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Estructura de computadores
Tema 1: Introducción
Tema 6: Diseño del computador elemental
Estudiaremos la estructura básica de la Unidad Central de Proceso
(CPU):
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La Unidad Aritmético-Lógica (ALU), que realiza operaciones
aritméticas y lógicas (sumas, restas, comparaciones, etc.).
La Unidad de Control, que sincroniza todas las acciones.
La Memoria Central (MC), que contiene los datos y los programas.
Veremos los distintos tipos de memorias.
Finalmente, estudiaremos el funcionamiento de todo esto, mediante
ejemplos de ejecución de instrucciones.
1.2 Revisión Histórica
Conviene comenzar con una revisión histórica de lo que ha sido la
evolución de las computadoras.
El concepto de computadora digital se remonta a Charles Babbage,
quien en 1830 diseñó una máquina de diferencias, un dispositivo de
computación totalmente mecánico. Introdujo conceptos revolucionarios que aun
hoy son aplicables. Disponía de memoria, unidad aritmética, unidad de control
y unidades de Entrada/Salida.
Posteriormente, en 1854, George Boole diseñó una lógica binaria que
se iba a aplicar de forma directa en las primeras máquinas automáticas.
A partir de entonces, se fueron diseñando todo tipo de máquinas de tipo
mecánico y electromecánico. Fue en 1944 cuando en la Universidad de
Harvard, Aiken diseñó la primera calculadora digital, que era electromecánica.
Tan sólo dos años después, en 1946 apareció una computadora digital
llamada ENIAC, desarrollada por la Universidad de Pensilvania. Era totalmente
electrónica. Este fue el comienzo de la electrónica digital moderna.
John Von Newman introdujo el concepto de “programa informático”, con
lo cual se podía hacer la introducción de datos y programas desde el exterior,
sin necesidad de cambiar cables en el interior. Con esta arquitectura nació la
primera máquina de ordenador con programas informáticos, la EDVAC.
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Estructura de computadores
Tema 1: Introducción
A partir de aquí se comercializan y se empiezan a fabricar en serie las
calculadoras electrónicas. Así comenzaron las distintas generaciones de
computadoras:
1ª Generación (1950-1958)
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Válvulas de vacío
Núcleos de ferrita para almacenar información
Cintas magnéticas
2ª Generación (1958-1964)
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Transistores (menos consumo, más barato, mayor velocidad)
Perfeccionamiento de los núcleos de ferrita
Aparecen los primeros miniordenadores
3ª Generación (1964-1972)
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Nace el Circuito Integrado, lo que permite la integración de gran cantidad de
transistores en una sola pastilla de silicio.
Se estudian los primeros sistemas operativos.
4ª Generación (actualidad)
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Alta velocidad de proceso (millones de operaciones aritméticas por
segundo).
Mayor densidad de integración de transistores
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