bases de datos estructura y componentes principales de un ordenador

7/25/2019 Bases de Datos Estructura y Componentes Principales de Un Ordenador

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Estructura ycomponentes principales

de un ordenador

SISTEMAS OPERATIVOS Y APLICACIONES INF ORMTICAS

PROGRAMACIN CON LENGUAJESORIENTADOS A OBJETOS YBASES DE DATOS RELACIONALES


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ESTRUCTURA Y COMPONENTES PRINCIPALES DE UN ORDENADOR

ndice

Concepto de ordenadorRevisin histrica de la evolucin de los ordenadores

Arquitectura Von Neumann

El ordenador moderno

Representacin de la informacin

El software


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Concepto de ordenadorOrdenador: Es una mquina electrnica que recibe y proces

Se ha diseado sin un propsito especfico. El propsito deprograma que la mquina ejecute en cada momento.

Un programa es un conjunto de instrucciones que entendidas y ejecutadas por el computador.

Est constituida por dos partes esenciales que son

HARDWARE: Composicin fsica (componentes)

SOFTWARE: Parte lgica (programas)


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Sistema Operativo

Un programa a destacar debido a su especial importanciaS.O.

El sistema operativo es el programa base del ordenador.

Es el primer programa que empieza a leer el ordenador al se

Arrancado.

Es el ltimo que deja de leer antes de apagarse.


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Evolucin histrica de los ordenadore

ANTECEDENTES:- Blaise Pascal (1642) : Construy la pascalina

- Leibniz (1670) : Consigui una mquina para multiplicar

- Babbage (1834) : Mquina analtica de Babbage program

por Ada Augusta Lovelace.


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1 GENERACIN (Vlvulas de vaco)

TURING (Padre de la computacin): Mquina de Turing

Autmatas

Mquina ENIGMAen la II Guerra MundialOrdenador COLOSSUS (1943)


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1 GENERACIN (Vlvulas de vaco)

ENIAC (1946) 18.000 vlvulas de vaco

30 toneladas

EDVAC

UNIVAC (1951) : 1 computadora comfabricada para un propsito no mpara la Oficina de Censos de EEUU.


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JOHN VON NEUMANN (1903 1957)

contribuciones fundamentales en fsica cuntica, afuncional, teora de conjuntos, teora de juegos, cienciascomputacin, economa, anlisis numrico, cibernhidrodinmica, estadstica y muchos otros campos.

Describi lo que se conoce como ARQUITECTURA Von Newdiseo basico de los ordenadores actuales con 5 partes b

Memoria unidad aritmetico-logica

unidad de control

subsistemas de entrada y salida


9/51ESTRUCTURA Y COMPONENTES PRINCIPALES DE UN ORDENADOR

Siguientes generaciones de ordenado

2 Generacin (Transistores) 1948 - John Bardeen, Walter Brattain y William Schockle

inventan el transistor en los laboratorios BELL. (Premio de Fsica en 1956)

PDP-1 (120.000$)

IBM fabrica la 7090 y la 7094




3 Generacin (Circuitos integrados) En 1958 Robert Noyce construye el circuito integrado de

silicio que hace posible colocar docenas de transistores solo chip.

IBM produce la gama de producto System 360 con variosprogramas en memoria.

SSI, MSI




4 y 5 Generacin (Integracin a gran escala) (LSI, VLSI) Se produce la popularizacion del PC de IBM con procesa

Intel 8088 y sistema operativo MS-DOS de Microsoft en

Apple y Apple II, Commodore Amiga y Atari.

Intel 80286: IBM PC/AT y PS/2

1985Intel 80386 1989Intel 80486 (8 K de memoria cache en el chip)

Pentium, Pentium Pro, etc.



6 GeneracinSituacin actual

Circuitos integrados a escala nanom(ULSI y GLSI)



Arquitectura de Von NeumannModelo terico en el que se basan todos los ordenadores constru

CPU:

ALU: Realiza las operaciones aritmticas lgicas que le sealainstruccin residente en la unidad de control.

UC: Dirige todas las actividades del ordenador, generndoseseales de control para el resto de las unidades segn el cdioperacin de la instruccin. PCProgram Counter o (Contador de Programa) contiene

direccin de memoria de la siguiente instruccin a ejecutar.

IR: La instruccin en esa dir. de memoria, se almacena en elRegistro de Instruccin o IR

MEMORIA: Datos e instrucciones se almacenan en una nica mede lectura/escritura. Los contenidos de esta memoria se direcindicando su posicin sin considerar el tipo de dato almacenadomisma.

Subsistema E/S:



Unidad Central de Proceso

Su funcin bsica es leer el programa, interpretarlo y envseales elctricas oportunas hacia los dems dispositivosejecutarlo.

Esta formada por:

Unidad Central

Unidad Aritmtico-lgica o ALU Registros



Unidad Central de Proceso

La Unidad Central, decodifica la instruccin y la convierseales elctricas.

La ALU se encarga de realizar los clculos aritmticos y lgic

La funcin de los registros es almacenar datos fundamepara el proceso de ejecucin del programa

InstruccinEstado...



Memoria

En ella se aloja el programa.En el programa estn las instrucciones que queramos que

el computador

Se divide electrnicamente en direcciones

Las instrucciones y los datos se alojan en direccionememoria.



Memoria

Cada direccin puede almacenar unainstruccin o un dato.

Este programa se compone de tresinstrucciones y dos datosadicionales.

En total ocupa 5 direcciones dememoria.



Memoria

La memoria posee dos registros importantes:Un registro de direcciones donde escribir a que dire

queremos acceder

Un registro de datos donde escribiremos o leeremos segn el modo de uso.

Tambin posee una lnea elctrica donde indicamos el (escritura o lectura)



Modos de direccionamiento

Son diferentes modos de incluir datos en las instrucciones.Inmediato: Cuando el dato va incrustado en la propia instru

Directo: Cuando en la instruccin viaja la direccin del dato,

dato mismo

Indirecto: Cuando en la instruccin viaja una direccimemoria en la que est la verdadera direccin del dato



Ciclo de instruccin

Es el mecanismo por el cual la CPU lee una instruccin memoria y la decodifica para ejecutarla.

Modo de interaccin entre el dispositivo que almaceninstrucciones (la memoria) y el dispositivo que las entienCPU)


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Ciclo de instruccin1. La CPU pide a la memoria, escribiendo en su regist

direcciones la direccin marcada por el Registro Contado

2. La memoria devuelve a la CPU el contenido de dicha direa travs del bus.

3. La instruccin se almacena en el Registro de Instrudurante su procesamiento.

4. Ahora se pedirn, de la misma manera los

direccionados directa e indirectamente si los hay.5. La Unidad Central decodifica la instruccin, usa a la A

ejecuta la instruccin.

6. La ALU incrementa el Registro Contador y vuelta a empe


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Subsistema de E/S

Von Neumann lo pens como un circuito electrnico aparte

Sirve de interfaz entre el procesador y los perifricos.

Permite al procesador abstraerse de todo el funcionamienlos perifricos y centrar la comunicacin con la Unidad de


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Buses

Son lneas elctricas de comunicacin.

Poseen diferentes parmetros de medicin:

El ancho de bus es el total del lneas en paralelo de un busLa frecuencia del bus es el nmero de impulsos soportado

el bus por unidad de tiempo


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Perifricos

Todo dispositivo que no es la CPU o la memoria.Permiten a la CPU comunicarse con el exterior recibien

mostrando datos.

Generalmente se distinguen:De entradaDe salidaDe entrada/salida


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Perifricos. Parmetros

Fiabilidad

Modo de acceso (secuencial, directo)

Velocidad de transferencia

Buffering


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Ejemplos de ArquitecturasArquitectura de bus nico: en la que todos los componentes del ordenador - unidad de

aritmtico lgica, memoria, etc...- intercambio datos compartiendo el bus. Es una arquitectmini y micro-ordenadores.

Arquitectura distribuida: Sistemas multiprocesadores en los que las diferentes funcionesencuentran distribuidos en procesadores especializados: de instrucciones, de clculo, etc....Por lo general se trata de distintas mquinas no necesariamente homogneas que se cun nico sistema.

Arquitectura paralela: varios procesadores idnticos trabajan en paralelo. Existen diferentes tilnstrucction Single Data), SIMD (Single lnstruction Multiple, Data), MISD (Multiple InstructionMIMD (Multiple lnstruction Multiple Data).

Arquitectura Pipeline2: la ejecucin de una instruccin se divide en fases. Existen componentedentro del procesador para la ejecucin de cada una de las fases.

Arquitectura Fault Tolerant: es la arquitectura en la que existe suficiente redundancia y, poasegurar un funcionamiento correcto del Sistema an en caso de fallo de algunos de sus elem

NUMA es el acrnimo de Non-Uniform Memory Access. Es un tipo de arquitectura de proceso pcada procesador tiene su propia memoria local y adems puede acceder a las meprocesadores. Se llama no uniforme porque los accesos a memoria son ms rpidos cuandaccede a su propia memoria que cuando accede a otras. NUMA combina la escalabilidadfacilidad de programacin de SMP.


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Proyecto: 15 ordenadores

Sois consultores de ventas de ordenadores.Se trata de ofrecer a vuestro cliente un presupuesto

opciones distintas (Gama alta, media y baja) para la equipde 15 puestos informticos para:

1) Centro de atencin a usuarios

2) Desarrolladores de aplicaciones de Banca

3) Desarrolladores de aplicaciones Web

4) Desarrolladores de videojuegos


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El ordenador personal

Fuente de alimentacinPlaca base o placa madre:

Chip de memoria BIOS Procesador, buses y circuitera bsica Memoria principal

Puertos de expansin internos y externosUnidades de almacenamiento

Perifricos


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Fuente de alimentacin

Su funcin es convertir la corriente alterna de la red elctcorriente continua

La potencia interna suministrada es un parmetro a tencuenta

Depender del nmero de circuitos (extra) que tenginstalados y de su consumo (tarjetas, discos, etc.)

Suele disponer de uno o varios ventiladores de uso exclusiv

El calor disipado y el ruido producido depende de lo cargadtrabaje la fuente. Cuanto ms cerca est la demandpotencia del lmite de la fuente mayor es la carga


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Placa base

Es un circuito impreso en el que se conectan los componenun computador

Tambin encontramos impresos los buses para la conectde dichos componentes

En el PC, dada su naturaleza modular, los conectores s

tener la forma de zcalos de plstico para evitar el usoldaduras

Hoy en da, gran parte de los componentes bsicos (red, grsonido, etc.) de un PC vienen de serie integrados e impresla propia placa base


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MICROPROCESADOR

Es el elemento que realiza el trabajo de computo de cuacomputador

Se encuentra soldado o enganchado en zcalo a la placa bas

En el PC encontramos procesadores de 64 bits y todava bits (ancho del bus de direcciones)

Existen multitud de arquitecturas fuera del mercado deARM, PowerPC, Alpha, DEC, etc.

Pueden clasificarse de muchas formas. Se suelen agrupar egrandes grupos RISC y CISC


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MICROPROCESADOR

Conectado a un slot (longitudinal) o zcalo (cuadrangular) y AMD. Placas no valen indistintamente el mismo zcalolos diferentes micros de Intel o AMD. Intel ha patentadpatillas de su placa para Intel (ms caro).

Unidad de Control, ALU de enteros, ALU de reales.

Solucin convencional 32 bits. 32 bits de datos y 64 bdirecciones.

Arquitecturas mejoradas de 64 bits.

Reloj


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Arquitecturas CISC y RISC

CISC (Complex Instruction Set Computer):Ofrece muchas instrucciones de Lenguaje maquina.

instruccin con varios formatos. Muchos modosdireccionamiento. Se resuelve la complejidad de la unidcontrol por sw. UC microprogramada.

RISC (Reduced instruction Set Computer)Pocas instrucciones. Pocos formatos de instrucciones.

direccionamientos, a ser posible 1: directo. UC cableadaMs caro


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CISC vs RISCHw siempre es mas rpido que Sw. Es ms caro. No tiene limi

mas registros)

CISC es finito. Mas instrucciones significa menor rendimiememoria implica una latencia. Pero es compatible hacia atrs.

La tendencia es hacer maquinas mixtas RISC con ncleo CISC sean compatibles.

Procesadores de 64 bits ITANIUM2 de Intel es RISC y EPIC (E

Instruction Computing) procesamiento paralelo. No incorpdel los programas de 32 bits.

Opteron y Athlon de AMD son CISC y si incorporan emulacinbits. Capacidad de multiprocesamiento simtrico oMultiprocessing (SMP).


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CISC vs RISC


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MEMORIA

Jerarqua de memoria: Registros de memoria

Memorias cache

Memoria principal (RAM)

Disco duro (S.O. Mem. Virtual)

Sistemas de Backup


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TIPOS DE MEMORIASSRAM (Static) : Nunca necesitan refresco. Rpidas. Alto coste. (CACHEs)

Cache L1 mas pequea y rapida. L2 : mas grande y mas lenta.CPU basada en microprocesador incluye memorias distintas a la

registros (Cache)Celeron mas barato porque reduce cache.

DRAM (Dynamic): Es necesario un refresco, que implica una latencia. Solentas y mas baratas. (

SDRAM (Synchronous Dinamic RAM) es un tipo de memoria que opmanera sncronacon el bus de memoria, empleando la misma seal decon tiempos de acceso entre 8 y 12 nano segundos. Los mdulos DIM

memoria SDRAM pueden funcionar a una frecuencia de 133 Mhz la del bus del sistema.

SDRAM DDR-Double Data Rate: Tasa de datos doble. Freq. 1.6 GHz

SDRAM DDR2Cuadruplica el n de operaciones por pulso. 3.2 GHz

La frecuencia de la memoria no puede ser mayor ni igual a la frecuenmicro. Debe ser lo mas ajustado por debajo.


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TIPOS DE MEMORIAS

Las memorias estn agrupadas en mdulos (segn la tecnologa)

SIMM (Single Inline Memory Module)

DIMM (Dual Inline Memory Module)

DIMM-SDR

DIMM-DDR

DIMM-DDR2 DIMM-DDR3

GDDR (Grficos)

SO-DIMM


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MEMORIA


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TIPOS DE MEMORIAS

XPROM (Bios)EPROM

EEPROM o Flash


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SUBSISTEMA E/S

ISA, EISA, VESA: (8 / 16 / 32 hilos o contactos)

Primero histricamente. No incluye reconocimiento de perifricos. Seentrada a los puertos Serie (COM1, COM2, ...) y puerto paralelo (LPT

PCI:Peripheral Component Interconnect. (1.0 / 2.0 / PCI-x / PCI Express128 contactos)

Bus de ancho de banda elevado. Mejor tasa de transferencia. Solucinrpida. (3 Gbit/seg PCI Express) (Tarjetas graficas por PCI Express)

Auto detecta el perifrico. No lo configura.Se integran soluciones de almacenamiento magnetico: IDE, EIDE o SC

Bus local de 32 bits. Transferencia de 133 Mbits/s a una frecuencia deMhz.


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Interfaz de almacenamiento magnticIDE / EIDE: mbito de usuario domestico.

ATA/100, ATA/133 o UltraDMN100 y UltraDMN133, respectivamente. Tasa dede datos terica de 100 y 133 MB/seg

P-ATA: Acceso a disco paralelo. Esquema de conexin Master/Slave cadadispositivo primario y uno secundario. Permite conectar como mximo 4 ppriorizan los accesos al medio para enviar o recibir datos.

Serial ATA: Conexin directa. Conexin serie (4 hilos). Es mas rpido que p-afalta priorizar. La conexin es directa. 2 perifricos. 1 hilo tensin, 2 hilos d(datos) y 1 para la toma de tierra. Lectura en dos hilos porque es balanceada balanceada (4 hilos).

Ambas soluciones pueden coexistir en una misma placa.s-ata especializada en discos.p-ata discos o lectores de cd, dvd, etc.SSD (Solid State Disk) :

e-SATA: (External). Conexin de dispositivos de almacenamiento magnticporttiles.


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ALMACENAMIENTO SECUNDARIO


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DISCOS RIGIDOSPlato: cada uno de los discos que hay dentro de la unidad de disco

duro.

Cara: cada uno de los dos lados de un plato.Cabezal: nmero de cabeza o cabezal por cada cara.

Pista: una circunferencia dentro de una cara; la pista cero (0) est en elborde exterior.

Cilindro: conjunto de varias pistas; son todas las circunferencias queestn alineadas verticalmente (una de cada cara).

Sector: el estndar actual 512 bytes,

Sector geomtrico: son los sectores contiguos pero de pistasdiferentes.

Clster: es un conjunto de sectores.(A) una pista (roja),(B) un sector geomt(C) un sectorde una p(D) y un grupo de sect
http://es.wikipedia.org/wiki/Sector_(inform%C3%A1tica)http://es.wikipedia.org/wiki/Sector_(inform%C3%A1tica)


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DISCOS SSD

Es un dispositivo electrnico formado por transistores (pulgicas)

Al no tener componentes mecnicos son ms rpidos, sin rno

sufren con vibraciones o golpes

Utilizados como memoria no voltil, aunque requieren refresco

Las unidades de estado slido (SSD) se basan en tecnologa


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DISCOS SSD


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Interfaz de almacenamiento magnticSCSI: Ambito de usuario profesional o de entorno de servidor.Alta tolerancia a fallos. Medido por un alto mtbf (meantime between fai

Los valores de este parmetro para las soluciones de almacenamienson (de mayor a menor): SCSI > S-ATA > P-ATA.Redundancia con una solucin RAID. Array de discos de forma que

funciona el resto. Se conecta de forma paralela.Distintas versiones de SCSIActualmente UW-SCSI (Ultra Wide SCSI) o SCSI 3.

Tasas de transferencia UW-SCSI > S-ATA > P-ATAEl coste UW-SCSI > S-ATA > P-ATACapacidad de almacenamiento UW-SCSI > S-ATA > P-ATAConexin en cadena o chain. Primer conector dar tiempos mas bajo

mas cerca del procesador.


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E/S

Bus AGP (Puerto de Grficos acelerado)USB (Universal Serie Bus)

1.0Tasa de transferencia hasta 1,5 Mbit/s

1.112 Mbit/s

2.0480 Mbit/s

3.04,8 Gbit/s


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TENDENCIAS

VirtualizacinComputacin en la nube (Cloud computing)

Grid Computing

SaaS

Big Data (IBM)


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Nuevas tendenciasCLUSTERING: Mquinas con infraestructura de red local. Un cluster est compues

ordenadores conectados de tal manera que se comportan como una nica mquina. Seclustering para el procesado paralelo, el balanceo de carga, y la tolerancia a fallos. tcnica popular en las aplicaciones de procesado paralelo porque permite a las cominversin hecha en PCs y estaciones de trabajo. Adems, es relativamente fcil asimplemente incorporando un nuevo PC a la red.

GRID-COMPUTING: Mquinas con infraestructura de red de Area Extensa (Fase Excomputing es un tipo de red informtica. A diferencia de las redes convencionacomunicacin entre diversos dispositivos, grid computing utiliza los ciclos de proceso diversos ordenadores que forman la red para resolver problemas demasiado complejopor una sola mquina. Una definicin ms formal de grid computing es: la coordcompartidos y la resolucin de problemas en organizaciones virtuales dinmicas y mulconjunto de individuos y/o instituciones implicadas por dichas reglas de comparticin

Organizacin Virtual (Virtual Organization, o VO).Un proyecto conocido de grid computing es SETI@Home (Search for Extraterrestrial Intell

el cual los PC de usuarios distribuidos a lo largo y ancho del mundo donan los ciclos de sutilizados, empleando Internet como red de conexin, para ayudar a la bsquedaextraterrestre analizando las seales provenientes del espacio exterior.

El grid computing requiere un software especial nico para cada proyecto.


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Unidades y equivalencias

1 KB (Kilobyte) = 2E10 bytes (1024 bytes) 1 PB (Petabyte)

1 MB (Megabyte) = 2E10 KB 1 EB (Exabyte)

1 GB (Gigabyte) = 2E10 MB = 2E20 KB 1 ZB (Zettabyte)

1 TB (Terabyte) = 2E10 GB 1 YB (Yottabyte)

bases de datos estructura y componentes principales de un ordenador

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