ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR

República Bolivariana de Venezuela

Ministerio del Poder Popular para la Educación Superior

Universidad Nacional Experimental Rafael María Baralt

Los Puertos de Altagracia – Estado Zulia

Arquitectura del Computador

UNIDAD I: EL COMPUTADOR

                                                                Jesús R. Solano L.

                                                                C.I: 13.243.162

Introducción

     El ser humano a lo largo de su proceso evolutivo ha experimentado cambios en diferentes fases, todo relacionado con su interactividad con el entorno y su necesidad de cubrir  las diferentes demandas para su subsistencia (alimentación, refugio, vivienda, transporte, entre otros). El proceso no es estático, es dinámico en todos sus aspectos; el ser humano cada día evoluciona y quiere más y mayor conocimiento, y con ello, consolidar la mayoría de sus procesos con la creación de métodos y tecnologías que hagan un salto en todos esos ámbitos.

     Para poder llegar a concretar todo ello, el estudio tecnológico llevó a la creación de unidades de procesamiento de datos o también llamados computadores, los cuales convergen desde un simple cálculo matemático en la solución e innovación de múltiples problemas y procesos de la vida diaria, que literalmente asumen el control de nuestras vidas en el planeta.

Índice

Introducción

Unidad I: El Computador.

Historia.                                                                                5

Tipos.                                                                                        9

Descripción General del Sistema (Entrada-Proceso-Salida)                        12

Componentes Internos.                                                                13

Microprocesadores. Tipos.                                                                14

Componentes de la Tarjeta Madre.                                                18

Dispositivos de Almacenamiento.                                                        23

Tarjeta de Red.                                                                        26

Memoria y tipos.                                                                        27

Otros componentes.                                                                32

Conclusión.                                                                                37

Referencias Bibliográficas.                                                        38

Unidad I.

El Computador.

Unidad I.

Histroria del Computador. 

     La historia de los dispositivos utilizados para realizar cálculos u operaciones de diverso índole se remonta a las antiguas civilizaciones de la época romana y griega, uno de ellos fue un dispositivo muy sencillo y de características muy particulares llamado Ábaco, el cual estaba diseñado mediante el uso de un marco de madera rectangular y una serie de cuentas ensartadas en unas varillas de manera horizontal, donde las diferentes posiciones de las cuentas representaban valores almacenados, sin embargo, no podía llamársele computador ya que no presentaba un elemento fundamental para ello: el programa.

     Otro dispositivo de índole mecánico que podría considerársele fue la Pascalina (Blaise Pascal 1623-1662) creada en Francia y una similar creada en Alemania por Gottfried Wilhem Von Leibniz (1646-1716). Éstos dispositivos mecánicos se caracterizaban por un sistema de representación de engranajes que en sus posiciones eran representados los datos, a lo cual los mismos eran introducidos de manera manual estableciendo las posiciones de las ruedas (similar al odómetro análogo de los automóviles).

     La primera computadora está representada por una máquina analítica creada por Charles Babbage (Profesor matemático – Universidad de Cambridge – Siglo XIX). Esto partió de la idea en base a la necesidad de estructurar tablas matemáticas de manera más fácil y exacta pues para esa época era propensa a muchos errores. Para el año 1823 el gobierno Británico se involucra en el aporte y concluye la creación de una máquina de diferencias (dispositivo mecánico para la realización de sumas repetidas).

     Otro dispositivo creado bajo preceptos computacionales fue un telar creado por el francés Charles Jacquard, un empresario fabricante de tejidos quien logró crear un telar que ejecutaba la reproducción de patrones de tejido con información codificada en patrones de tarjetas perforadas en papel rígido, a lo cual Babbage tomó éste ejemplo y se dedicó al estudio de una máquina analítica que pudiese programarse con tarjetas perforadas para cálculos.

     En 1944 se crea la Mark I en la Universidad de Harvard por Howard H. Aiken, con un sistema funcional de dispositivos electromecánicos llamados relevadores. En 1947 se construye en la Universidad de Pennsylvania la ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Calculator) la cual fue considerada como la primera computadora electrónica creada por John Mauchly y John Eckert; era una máquina gigante que ocupaba todo un sótano de la universidad, con una estructura de 18.000 tubos de vacío, un consumo eléctrico de 200 KW y un sistema de enfriamiento estructurado como aire acondicionado, sin embargo, estaba limitada a realizar sólo 5.000 operaciones aritméticas en 1 segundo. Este proyecto fue financiado y apoyado por el Departamento de Defensa de EEUU con una duración de 2 años, y es a partir de allí que se integra al esquipo de desarrolladores un ingeniero y matemático húngaro llamado John Von Neumann, realizando aportes en la mejora de la estructura de diseño y rendimiento del equipo, con ello elevó su nivel de desarrollo y es por ello que es considerado como “el padre de las computadoras”.

     Posterior a ello, y viendo el avance de este equipo conformado, realizan el diseño de la EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), la cual constaba de 4.000 bulbos y un sistema de memoria estructurado por tubos llenos de mercurio, los cuales funcionaban como conductores de señales eléctricas, esto con la finalidad de que en la memoria coexistan datos con instrucciones y el computador pudiese ser programado en un lenguaje específico.

     En Alemania también se logró la creación de la Z1 y Z2 los cuales fueron modelos de computadores construidos por Konrad Zuse con la evolución del llamado modelo Z3 totalmente operativo y que constaba de un sistema binario, con la ventaja de que era mucho más pequeño y más barato.

     Un elemento importante para el proceso evolutivo histórico de los computadores fue la invención de los transistores en el año de 1947 por parte de la compañía Bell en los EEUU. Ellos son interruptores eléctricos que reemplazaron a los tubos de vacío, y con ello, dieron paso fundamental para la fabricación de los primeros microchips, a lo cual se realiza el salto de aparatos eléctricos a electrónicos. Estos circuitos integrados aparecieron en el año 1958 gracias a Jack Kilby y Robert Noyce (Premio Nobel de Física).

Primera Generación de Computadoras (1951 a 1958):

• Computadores de bulbos y tarjetas perforadas.
• Sistema de almacenamiento tipo tambor de giro rápido sobre dispositivo de lectura/escritura de marcas magnéticas.
• Se construye la UNIVAC I.
• Se construye el Computador Electrónico IBM 701 en 1953.
• Se construye el modelo IBM 650 con la instalación de 1000 computadoras.
• Se crea el primer lenguaje de programación llamado FORTRAN, acrónimo de The IBM Mathematical Formula Translation (Traducción de fórmulas matemáticas de IBM) de la mano de John Bakus.

Segunda Generación de Computadoras (1959 – 1964):

• Se construye el Transistor de Compatibilidad Limitada el cual ayuda a los computadores a desarrollar mayor rapidez y tamaño.
• Se usaron para los sistemas de reservación de líneas aéreas, control de tráfico aéreo y simuladores.
• Se desarrollaron en el uso de almacenamiento de registros, manejo de inventarios, nómina y contabilidad.
• Se usaron en la creación del Whirlwind I (simulador de vuelo en la marina de EEUU).
• Competición acérrima entre grandes empresas: Honey-Well, Burroughs, Univac, NCR, CDC e IBM.

Tercera Generación de Computadores (1964-1971):

• Se desarrollan los Circuitos Integrados (Pastillas de Silicio) como sistema de integración en miniatura, lo cual hace a los computadores más pequeños y más rápidos, sin embargo, se diseñaban para aplicaciones matemáticas o de negocios, pero por separado.
• IBM lanza la IBM360 como uno de los primeros computadores comerciales que usó circuitos integrados, procesaba archivos, realizaba análisis numéricos y de administración.

Cuarta Generación de Computadores (1971 hasta la fecha):

• Instauración del Microprocesador, reemplazando  a las memorias de núcleos magnéticos.
• Se evoluciona a la creación de computadores personales o PC.
• Se instaura la tecnología LSI (Integración a gran escala) y la VLSI (Integración a muy gran escala) que permiten la integración de miles de componentes electrónicos.
• Se construye y se instaura el primer dispositivo de intercambio de información entre un computador y otra, los mismos fueron llamados Diskette Floppy, en el año de 1971 por IBM, los cuales eran discos flexibles con un material magnetizable que permitía grabar y recuperar información. Los mismos constaron de 8 pulgadas (entre 79 y 512 Kbytes), 5 ¼ pulgadas (entre 89 y 360 Kbytes) y 3 ½ pulgadas (entre 720 y 1440 Kbytes), los cuales también fueron modificados a versiones de alta y baja densidad.
• A finales de los 80 aparece el Disco Compacto CD que reemplaza los Diskettes y da un salto en la velocidad y capacidad de recuperación de datos.
• Al cambio de siglo, en la evolución de la velocidad de microprocesadores, tarjetas controladoras madre y todos los sistemas integrados, se une un nuevo sistema de almacenamiento llamado Memoria Flash Removible o Pendrive.

Tipos de Computadores.

• Supercomputadoras: Equipo diseñado para la realización de operaciones específicas con el propósito de procesar enormes cantidades de información de manera muy rápida. Generalmente son utilizadas con fines científicos. Una de sus características también llamativa es su alto consumo de energía y sus altos costos de diseño, fabricación y mantenimiento. Necesitan sistemas de refrigeración especializados debido a la gran cantidad de calor que estos equipos provocan.
• Mainframe: Estos equipos son dispositivos de alto rendimiento con la capacidad de procesamiento de datos complejos, manejo de grandes cantidades de entrada y salida de información y gran capacidad de almacenamiento. Poseen un sistema de trabajo de terminales esparcidas en áreas físicas separadas; las Mainframe cuentan con una ocupación de espacio físico de salas enteras con una infraestructura especial y de alto costo.
• Minicomputadoras: Son equipos considerados con potencia y rendimiento intermedio entre una Mainframe y una Microcomputadora. Permite el acceso y procesamiento de información de datos de entrada y salida con control de múltiples terminales.
• Microcomputadoras: Son equipos constituido con un sistema completo para uso personal que consta de un microprocesador como unidad central de proceso o CPU y están configuradas para cumplir con funciones específicas. Su microprocesador va a determinar algunas características de este computador como lo serían la complejidad de su sistema, su potencia, su sistema operativo, su versatilidad, precio, etc.
• Estaciones de Trabajo: Es una estación de trabajo de único usuario, de alto rendimiento, utilizado para la ejecución de software profesional. También llamadas Workstation, se utilizan para tareas que requieren alto nivel de potencia, de estabilidad de procesamiento y su ámbito generalmente es para la investigación y desarrollo o también llamado ámbito especializado.
• Redes de Ordenadores: Son computadores capaces de calcular la arquitectura de conexión y control de conectar varios equipos entre sí, a esto comúnmente se le denomina Red.
• Computadores Personales: Son computadores con gran capacidad de procesamiento, también llamadas en su acrónimo inglés PC desde el año 1981, las primeras fueron lanzadas por IBM. Poseen suficiente potencia para satisfacer las necesidades de un usuario medio. Permite el uso tanto de un solo usuario como también permite la instalación de sistemas operativos que permiten el uso de varios usuarios de manera simultánea. Suele llamarse también computador de escritorio o de sobremesa por su posición estática de uso y ubicación. Este equipo también consta de dispositivos periféricos de entrada y salida tales como monitor, ratón o mouse, teclado, impresora y otros equipos que permiten multiplicidad de interacción con el computador.
• Computadores All in One: Son computadores de escritorio que reúne diferentes tecnologías en un solo equipo, incluso la posibilidad del uso de una pantalla táctil. No requiere dispositivos periféricos, sólo algunos limitados como dispositivos de impresión.
• Computadores Portátiles: Son computadores que tienen características de gran versatilidad por su capacidad de movilizarlos de un sitio a otro sin contratiempos por su ergonomía, al igual que poseen características particulares como su dotación propia de fuente de alimentación que consta generalmente de una batería recargable, lo que le hace de gran utilidad sin la necesidad de corriente eléctrica única y exclusivamente para recarga de energía. Entre los más destacados tenemos los Notebooks o Laptops, con rendimiento y capacidad muy alta en la actualidad. Las Netbooks o computadores portátiles de bajo costo, que ya han ido desapareciendo, su diferencia con la Notebook es su performance y tamaño.
• Smathphones o Tablets: Estos dispositivos pueden considerarse actualmente como computadores portátiles ya que tienen funciones y principios del computador. Poseen procesamiento de datos al igual que lectura de formatos específicos, de igual manera pueden leer y procesar información o archivos de la misma manera que un computador de escritorio o PC.
• Dispositivos Wear o Wearables: Constan de una tecnología moderna y avanzada que nos permite la integración de mecanismos o sistemas electrónicos  que podemos vestir como una prenda o accesorio, que nos permite realizar muchas tareas como revisar el correo electrónico, redes sociales, medición de parámetros de salud y entrenamiento, etc.

Descripción General del Sistema (Entrada-Proceso-Salida).

     El sistema es un conjunto organizado de cosas o partes con una particularidad: la interacción puede existir entre varios elementos que lo conforman pero a su vez pueden ser independientes, concluyendo o formando un todo unitario y complejo. Éste tiene un principio en sus componentes no como partes o cosas del sistema sino como su estructura de enlace funcional, de este modo todas las cosas o partes que componen al sistema pasan a realizar las funciones básicas del mismo en interacción conjunta.

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