Introduccion al Hadware y Software

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INGENIERÍA ELECTRÓNICA
Comisión 1era 5ta
INTRODUCCION AL 
HADWARE Y SOFTWARE
�MODELO DE VON NEUMANN
�MODELO HARVARD
�MODELOS ACTUALES
ESTRUCTURA DE UNA COMPUTADORA
MUNDO
EXTERIOR
SISTEMA INFORMÁTICO
EJECUTA EL PROGRAMA
INTERCAMBIA INFO 
CON EL MUNDO EXTERIOR
UNIDAD
DE
ENTRADA
SALIDA
CPU
UNIDAD
CENTRAL
DE 
PROCESO
MEMORIA
CENTRAL
INSTRUCCIONES 
Y DATOS
Esta formada por:
 UNIDAD DE CONTROL(CU)
Realiza la búsqueda e interpretación de las 
instrucciones
 UNIDAD ARITMÉTICA-LÓGICA (ALU)
Realiza todas las operaciones de cálculo
UNIDAD DE CONTROL
UNIDAD ARITMÉTICA 
Y LOGICA
ALU
Es el centro nervioso de la computadora 
desde ella se controlan y gobiernan todas 
las operaciones
Consta de:
CONTADOR DE PROGRAMA 
REGISTRO DE INSTRUCCIÓN 
REGISTRO DE ESTADOS
RELOJ 
SECUENCIADOR 
CONTADOR DE PROGRAMA
Contiene la dirección de memoria de la siguiente 
instrucción a ejecutar.
REGISTRO DE INSTRUCCION
Contiene la instrucción que se esta ejecutando en 
cada momento. Lleva un código de operación y 
en su caso los operandos o las direcciones de 
memoria de los mismos.
REGISTRO DE ESTADO
Es donde se guarda en los diversos bits los 
estados de la operación e instrucción.
RELOJ
Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos 
o ciclos a intervalos constantes(frecuencia) que 
marcan los instantes en que han de comenzar los 
distintos pasos de que consta cada instrucción.
Ej. Intel Core i7 es de mas de 3 GHz
SECUENCIADOR (controlador)
Aquí se generan ordenes muy elementales 
(microordenes) que sincronizadas por los 
impulsos del reloj hacen que se vayan ejecutando 
poco a poco la instrucción que esta cargada en el 
registro de instrucción.
Realiza las operaciones elementales de tipo 
aritmético y lógico 
Para hacer una operación necesita:
� Código de operación
� Direcciones de los operandos
� Dirección para almacenar el resultado
� Máquina de tres direcciones
� Máquina de dos direcciones
� Máquina de una dirección
Código de 
operación
Direcc. Op1 Direcc. Op2 Direcc. Resu
Código de 
operación
Direcc. Op1/Resu Direcc. Op2
Código de 
operación
Direcc. Operando/Resultado
ALU
ACUMULADOR
1ER.OPERANDO 2º OPERANDO
RESULTADO
� Proceso para una suma en máquina de una dirección:
◦ Cargar el Acumulador con el primer operando
◦ Sumar el segundo operando al acumulador 
◦ El resultado queda en el acumulador
◦ Guardar el resultado en memoria
RESUMIENDO
� UNIDAD DE CONTROL(CU)
◦ Extrae de la memoria central la instrucción a ejecutar
◦ Conecta con la ALU
◦ Extrae datos de memoria
◦ Tratamiento de datos
◦ Almacena resultados en memoria
� UNIDAD ARITMÉTICA-LÓGICA (ALU)
◦ Opera datos siguiendo órdenes de la unidad de 
control
Nota: actualmente parte de la memoria está incluida en 
la CPU
Autopistas que permiten el paso de información 
entre las principales unidades de la PC, y entre 
estas y los periféricos. Compuestos por una serie 
de hilos.
 Bus de Datos: comunica CPU, Memoria Principal y 
dispositivos E/S.
 Bus de Direcciones: Identifica el dispositivo que 
recibirá la información que lleva el bus de datos.
 Bus de Control o del Sistema: Transmite el 
conjunto de señales enviadas por la CPU.
Velocidad está en función del número de 
hilos (ancho del canal)
BUS DE DATOS
CPU
BUS DE
DIRECCIONES
Reg. de selección
Registro de palabra
� EN ELLA RESIDE EL PROGRAMA QUE SE EJECUTA 
ACTUALMENTE
� VELOCIDAD DE ACCESO ADECUADA AL PROCESADOR
� CAPACIDAD SUFICIENTE
� Registros: elementos más simples para 
conservar temporalmente los datos
� Celda: almacena una palabra:
� Dato
� Instrucción de un programa
CELDAS 
DE 
MEMORIA
LONGITUD DE 
PALABRA
DECODIFICADOR
REGISTRO DE 
SELECCION
Registro de palabra
Entrada de direcciones
CPU
DATO
ENTRADA Y SALIDA DE DATOS
LINEAS 
DE 
CONTROL
� RAM
◦ Memoria de trabajo
◦ De acceso random (aleatorio)
◦ De lectura/escritura
◦ Almacena datos/programas temporalmente
� ROM
◦ De sólo lectura
◦ Almacena en forma permanente
CAPACIDAD DE MEMORIA
n
n
CANTIDAD DE 
LINEAS DE 
DIRECCIONAMIENTO
CANTIDAD 
DE CELDAS 
IGUAL A 2n
LONGITUD DE 
PALABRA
LA CAPACIDAD DE MEMORIA ES IGUAL A 
LA CANTIDAD DE CELDAS POR LA 
LONGITUD DE PALABRA EXPRESADA EN 
BYTES-
CAPACIDAD DE MEMORIA
25
8 BITS
CUAL ES LA 
CAPACIDAD DE ESTA 
MEMORIA ??
RECORDAR QUE :
PROCESO DE LECTURA
DIRECCION
LEE
RHABILITAR
SALIDA DE 
DATOS
TIEMPO DE 
ACCESO PARA 
LECTURA
� La dirección va al registro de selección
� CPU manda orden de lectura
� Contenido de celda  registro de palabra
No se modifica el contenido de la celda
PROCESO DE ESCRITURA
DIRECCIÓN
habilit.
escritura
DATO
� Pone dirección en registro de selección
� CPU manda orden de escritura
� El dato se copia en el registro de palabra
� Dato pasa del registro de palabra a la celda seleccionada
Se destruye el 
contenido anterior de la 
celda
E/S
CPU
MEMORIA DE 
PROGRAMA
(INSTRUCCIONES)
32 BITS
MEMORIA DE 
DATOS
8 BITS
BUS DE 
DIRECCIONES BUS DE 
DIRECCIONES
BUS DE 
INSTRUCCIONES
BUS DE 
DATOS
MOTHERBOARD
� La placa base es un circuito impreso en donde se 
montan todos los componentes y sus 
interconexiones a manera de pistas (cobre 
adherido a la tarjeta). 
� Básicamente es el dispositivo que aglutina a todos 
los demás que permiten el funcionamiento de la 
PC: microprocesador, buses, ranuras, zócalos, 
memoria, puertos, conectores, video, etc.
� El encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para 
darle consistencia, impedir su deterioro (por ejemplo por 
oxidación con el aire) y permitir el enlace con los conectores 
externos que lo acoplarán a su zócalo o a la placa base.
� La memoria caché: una memoria ultrarrápida que emplea el 
micro para tener a mano ciertos datos que previsiblemente 
serán utilizados en las siguientes operaciones sin tener que 
acudir a la memoria RAM, reduciendo el tiempo de espera. 
Todos los micros “compatibles PC” desde el 486 poseen al 
menos la llamada caché interna de primer nivel o L1; es decir, 
la que está más cerca del micro, tanto que está encapsulada 
junto a él. Los micros más modernos, incluyen también en su 
interior otros niveles de caché, más grande aunque algo menos 
rápida, la caché de segundo nivel o L2, tercer nivel L#, etc.
� El coprocesador matemático: o, más correctamente, la FPU 
(Floating Point Unit, Unidad de coma Flotante). Parte del 
micro especializada en esa clase de cálculos matemáticos; 
antiguamente estaba en el exterior del micro, en otro chip.
Procesador Pentium 4 
. 
Almacenamiento Interno (memoria 
principal, central o interna):
• Memoria RAM (Random Access Memory):
- Zona de memoria de lectura/escritura.
- Es volátil.
- Almacena el S.O. y los programas que están en ejecución junto 
con sus datos.
- Costosa, capacidad limitada.
• 
Memoria ROM (Read Only Memory):
- Zona de la memoria de sólo lectura.
- Es permanente.
- Almacena la BIOS (Basic Input-Output System): Conjunto de 
programas que se ejecutan al encender el PC (chequean el 
sistema y cargan el S.O. en RAM)
Módulo de memoria RAM
� BIOS (Basic Input/Output System )
� Es una memoria, que contiene grabadas las 
instrucciones de Autocomprobación de 
arranque o encendido
� Controla la secuencia de revisión de los 
dispositivos del ordenador y proporciona la 
puesta en marcha e inicialización del 
programa del sistema operativo cuando lo 
encendemos.
� Memoria flash
◦ Es una tecnología de almacenamiento (derivada de la 
memoria EEPROM) .Se inventó en 1984.
◦ En cada operación permite la lectura_escritura
simultánea de múltiples posiciones de memoria por 
medio de impulsos eléctricos
• Almacenamiento Externo (memoria masiva 
auxiliar, secundaria o externa)
Características:
� Capacidad de almacenamiento muy elevada.
� Acceso muy lento a los datos.
� No volátil.
� La información almacenada se organiza en archivos ,
que se pueden agrupar en carpetas o directorios.
Tipos:
� Dispositivos Magnéticos: cintas, discos duros, disquetes.
� Dispositivos Ópticos: CD-ROM, DVD.
� Dispositivosestado sólido: Discos SSD, Pendrives, Memorias 
SD
Disco duro
�Hardware 
◦ conjunto de elementos físicos que componen un sistema 
informático
�Software
◦ Sistema operativo: Es una colección de programas que 
se encargan de:
� administrar los recursos del computador
� gestión del funcionamiento de los sistemas 
informáticos
◦ Programas: conjunto de instrucciones para realizar una 
tarea
� Sistema Operativo:
◦ Carga el programa en memoria
◦ Lo compila (traduce a lenguaje de máquina)
◦ Lo ejecuta
◦ Encadena las tareas
◦ Gestiona los recursos de la máquina (memoria y los 
periféricos)
� Programas:
◦ Utilitarios
◦ Programas de usuario
� Bajo nivel : dependientes del HW (no 
portables)
◦ Lenguaje de máquina
� comprensible para la máquina
� menos potente
� más rápido
◦ Lenguaje ensamblador
� Comprensible para el programador 
(mnemónico)
� Traductor: Assembler
1 0 0 0 0 1 1 0 
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STA A $ A000
SWI
LENGUAJE DE 
MÁQUINA
HEXADECIMAL MNEMÓNICO
LENGUAJES DE BAJO 
NIVEL
BAJO NIVEL
� Alto nivel: independientes del HW 
(portables)
◦ Compilados
� Fortran
� Ada
� Cobol
� Pascal
� C 
◦ Interpretados
� Basic
� Python
ALTO NIVEL