Arquitectura del Computador

Desarrollo

Arquitectura de computadoras La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura

operacional fundamental de un sistema de computadora. 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 (UCP) trabaja internamente y accede a las direcciones

de memoria.También suele definirse como la forma de seleccionar e interconectar

componentes de hardware para crear computadoras según los requerimientos de funcionalidad, rendimiento y costo

El ordenador recibe y envía la información a través de los periféricos por medio de los canales. La UCP es la encargada de procesar la información que le llega al

ordenador. El intercambio de información se tiene que hacer con los periféricos y la UCP. Todas aquellas unidades de un sistema exceptuando la UCP se denomina periférico, por lo que el ordenador tiene dos partes bien diferenciadas, que son: la

UCP (encargada de ejecutar programas y que esta compuesta por la memoria principal, la UAL y la UC) y los periféricos (que pueden ser de entrada, salida,

entrada-salida y comunicaciones).

Una visión típica de una arquitectura de computadora como una serie de capas de abstracción: hardware, firmware, ensamblador, kernel, sistema operativo y aplicaciones.

Firmware

• Firmware o programación en firme, es un bloque de instrucciones de programa para propósitos específicos, grabado en una memoria de tipo no volátil (ROM, EEPROM, flash,...), que establece la lógica de más bajo nivel que controla los circuitos electrónicos de un dispositivo de cualquier tipo.

hardware Hardware típico de una computadora personal.1. Monitor2. Placa base3. CPU4. Memoria RAM5. Tarjeta de expansión6. Fuente de alimentación7. Disco óptico8. Disco duro9. Teclado10. Mouse

kernel• En informática, el núcleo (también conocido en español con el

anglicismo kernel, de la raíz germánica Kern) es la parte fundamental de un sistema operativo. Es el software responsable de facilitar a los distintos programas acceso seguro al hardware de la computadora o en forma más básica, es el encargado de gestionar recursos, a través de servicios de llamada al sistema. Como hay muchos programas y el acceso al hardware es limitado, el núcleo también se encarga de decidir qué programa podrá hacer uso de un dispositivo de hardware y durante cuánto tiempo, lo que se conoce como multiplexado. Acceder al hardware directamente puede ser realmente complejo, por lo que los núcleos suelen implementar una serie de abstracciones del hardware. Esto permite esconder la complejidad, y proporciona una interfaz limpia y uniforme al hardware subyacente, lo que facilita su uso para el programador.

kernel

Lenguaje ensamblador • El lenguaje Assembly es un tipo de lenguaje de bajo nivel utilizado

para escribir programas informáticos, y constituye la representación más directa del código máquina específico para cada arquitectura de computadoras legible por un programador.

• Fue usado principalmente en los inicios del desarrollo de software, cuando aun no se contaba con los potentes lenguajes de alto nivel. Actualmente se utiliza con frecuencia en ambientes académicos y de investigación, especialmente cuando se requiere la manipulación directa de hardware, se pretenden altos rendimientos o un uso de recursos controlado y reducido.

• Muchos dispositivos programables (como los microcontroladores) aun cuentan con el Assembly como la única manera de ser manipulados

Lenguaje ensamblador• • Lenguaje de

máquina del Intel 8088. El código de máquina se resalta en rojo, el equivalente en lenguaje assembler en magenta, y las direcciones de memoria donde se encuentra el código, en azul.

Sistema Operativo• Un sistema operativo es un software de sistema, es decir, un conjunto de

programas de computación destinados a realizar muchas tareas entre las que destaca la administración de los dispositivos periféricos.

• Cuando se aplica voltaje al procesador de un dispositivo electrónico, éste ejecuta un reducido código en lenguaje ensamblador localizado en una dirección concreta en la ROM (dirección de reset) y conocido como reset code, que a su vez ejecuta una rutina con la que se inicializa el hardware que acompaña al procesador. También en esta fase suele inicializarse el controlador de las interrupciones. Finalizada esta fase se ejecuta el código de arranque (startup code), también código en lenguaje ensamblador, cuya tarea más importante es ejecutar el programa principal (main()) del software de la aplicación.1

• Un sistema operativo se puede encontrar en la mayoría de los aparatos electrónicos que utilicen microprocesadores para funcionar, ya que gracias a éstos podemos entender la máquina y que ésta cumpla con sus funciones (teléfonos móviles, reproductores de DVD, autoradios, computadoras, radios, etc).

Sistema Operativo

Arquitectura del Computador

• Antes del año de 1945 las computadoras eran equipos electromecánicos hechos de tubos al vacio y de relays eléctricos.

• En el 1945 John von NewmannJohn von Newmann desarrolló una versión de la máquina EDVAC en la Universidad de Princeton.

• Este fué el primer sistema donde se utilizó el concepto de programas almacenados.

Arquitectura de von Neumann

La arquitectura de von Neumann es una familia de arquitecturas de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos (a diferencia de la arquitectura Harvard).

La mayoría de computadoras modernas están basadas en esta arquitectura, aunque pueden incluir otros dispositivos adicionales, (por ejemplo, para gestionar las interrupciones de dispositivos externos como ratón, teclado, etc).

Diagrama de la arquitectura von Neumann.

arquitectura Harvard

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.

arquitectura Harvard