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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
2Dr. Anibal Mazza Fraquelli – www.fraquelli.net
Advertencia
➢Con todos los nuevos desarrollos no es
posible “estar al dia”
➢Aplicable a HW
➢Aplicable a SW
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Computadora?
➢Computadora
➢Persona o cosa que computa
➢Aparato electrónico o
mecánico capaz de llevar
adelante repeticiones y
operaciones matemáticas
complejas a muy alta
velocidad
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Donde hay computadoras?
➢Mainframes
➢Personal Computer
➢Autos
➢Teléfonos
➢Personal Digital Assistant (PDA)
➢Lavadora, Horno a microondas, etc.
➢Otros
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La jerga...
➢SW = Software
➢HW = Hardware
➢DB = Base de Datos
➢WS = Estación de Trabajo
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Unidad Control
Unidad
Aritmetica y Logica
Almacenamiento
Primario
Central Processing Unit
(CPU)Esquema
De las
Computadoras
Entrada
Datos
Salida
Informacion
Almacenamiento
Secundario
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Control & ALU
➢Microprocesador
➢Reloj de tiempo real
➢BIOS
➢CMOS
➢IDE
➢SCSI
➢USB
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Adicionales de la computadora
➢Fuente alimentación
➢Gabinete
➢Pila CMOS.
➢Ventilador
➢Disipadores
➢UPS
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Circuitos Integrados
➢Función
➢Provee soporte estructura y eléctrico para la
interconexión de componentes.
➢Tipos
➢Motherboard
➢Tarjeta de expansión
➢SIMM (Single Inline Memory Modules)
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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.
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Ley de MooreCada 18 meses se duplica la capacidad de computo
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Memoria
Dirección
0
1
2
Dirección + alta
Contenido
01011010
01001011
11100010
00111110
Bit
Byte
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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
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RAM: Celda estática
Lineas Bit
Lineas Palabra Celda
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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”
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Direcciones en Memoria
101 102 103
201
301
202 203
302 303
Cada Casillero almacena 1 byte
Cada Casillero tiene una dirección
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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
.
.
.
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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
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➢BIT:
➢Binary Digit.
➢On/Off,
➢0/1,
➢Magnético / No magnetico
Como se almacenan los datos?
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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
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Como funciona un transistorx
y
control
5V
0V
A =InputC= Output
In Out
A=0 C=1A=1 C=0
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Atencion!
➢El byte no es siempre de 8 bits
➢En el propio ASCII original...
➢1 byte = 7 bits
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➢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
Como se almacenan los datos?
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➢BIT PARIDAD:
➢bit extra agregado a cada byte para detectar
errores en las transmisiones
➢Retomaremos este concepto cuando hablemos
de seguridad y comunicaciones
Como se almacenan los datos?
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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
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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)
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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
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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
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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
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Central Processing Unit (CPU)
RAM
Memoria Principal: Primaria
Unidad ControlUnidad
Aritmética / Lógica
ROMReloj
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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
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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).
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Booteo
➢Cold Boot
➢Por Hardware
➢Ojo: las normas ATM administran la energia por
software de sistema operativo
➢Soft Boot
➢Por Software
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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.
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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
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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
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Self Test
➢Verificar RAM.
➢Escribir datos en cada banco
➢Leer datos
➢Detectar RAM disponible
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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?
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Self Test
➢Ver HD disponibles
➢Ver teclado, se presiono alguna tecla?
➢ Si el POST se completo…
➢Componentes = funcionamiento OK
➢Se localizaron los HD
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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?
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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?)
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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
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Buses
CPUAlmacenamiento
Primario
Bus Datos
Bus Dirección
Bus Control
Entrada
Dispositivos
Salidas
Dispositivos
Almacenamiento
Secundario
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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
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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
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Bus Local
➢Conexion directa a CPU
➢Aplicaciones de alta velocidad: Video
2 tipos
➢PCI: Peripheral Component Interconnect
➢AGP: Advanced Graphics Port
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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
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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)
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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
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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
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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
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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
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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...
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Mainframe
➢Las computadoras mas grandes
➢Ram: + 1 Gigabyte
➢Aplicaciones Comerciales, Científicas y
Militares
➢Datos “Masivos”
➢Cálculos – Computo Complicado
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Mini computadoras
➢Medio Rango
➢200 Mb – 1 Gb
➢Universidades, Fabricas, Laboratorios
➢Usadas como Front-End de los procesos de
un Mainframe
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➢De escritorio o portátiles
➢Ram: ?
➢Negocios – Personal
➢Costo Accesible
➢Muchos componentes disponibles
➢Uso en red
Personal Computer
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Estaciones de Trabajo
➢Escritorio
➢Gráficos Poderosos
➢Capacidad Matemáticas
➢Multi Tasking
➢Usualmente configuradas para una función
(CAD, Ingeniería, Gráficos)
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SupercomputadorasTeraflop: Trillón de cálculos por segundo
➢Altamente Sofisticadas
➢Cómputos Complejos
➢CPU’s Rápidas
➢Alta capacidad de Simulación
➢Tecnología de Punta (State of Art)
➢Caras
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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
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Puertos
➢Conectan la maquina con los perifericos
➢Paralelo: usual: impresora, zip drive, SCSI
➢Serie
➢Modem telefonico
➢USB
➢EIDE
➢SCSI
➢FireWire
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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
4 DATA 2 Data Bit 2 Out
5 DATA 3 Data Bit 3 Out
6 DATA 4 Data Bit 4 Out
7 DATA 5 Data Bit 5 Out
8 DATA 6 Data Bit 6 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
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Puerto Serie
Los datos van en serie, es decir
1 bit a la vez
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Puerto Serie
Terminal de datos(DTE)
Equipo deComunicaciones (DCE)
CompañiaTelefonica
Maquina
ModemTelefono
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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
65Dr. Anibal Mazza Fraquelli – www.fraquelli.net
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
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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
67Dr. Anibal Mazza Fraquelli – www.fraquelli.net
SCSI➢Rapido y versatil (HD, CD-ROM, scanners,
etc.)
➢Mas caro que IDE
➢1 controladora maneja hasta 7 dispositivos
68Dr. Anibal Mazza Fraquelli – www.fraquelli.net
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
69Dr. Anibal Mazza Fraquelli – www.fraquelli.net
Periferico <> Soporte
➢ Periferico = “aparato”
➢ Soporte = “medio de almacenamiento”
Periferico Soporte
Impresora Papel
Diskettera Diskette