1. UNIDAD UNO
I.I Arquitectura básica y sus operaciones.
Que es una computadora es la interconexión de dos o más módulos de hardware, para realizar una función
determinada.
Cuando se describe un computador, frecuentemente se distingue entre Arquitectura y organización aunque es
difícil dar una definición precisa para estos términos. La arquitectura de computadora se refiere a aquellos
atributos que tiene un impacto directo en la ejecución lógico de un programa entre los atributos se encuentra.
-El conjunto de instrucciones
-El número de bit usado para representar varios tipos de datos.
-Mecanismo de entrada-salida.
-Técnicas para direccionamiento de memoria.
FUNCIONAMIENTO DE UNA COMPUTADORA.
Tanto la escritura como el funcionamiento de un computador son en esencia sencillos. Puede llevar a cabo en
términos generales y solamente hay cuatro pasos elementales Fig. 1
-Procesamiento de datos.
-Almacenamiento de datos.
-Transferencia de datos.
-Control
UNA VISIÒN FUNCIONAL DE UN COMPUTADOR
El procesador tiene que ser capaz de procesar datos. Los datos pueden adaptar una gran variedad de formas,
alfabética, numérica,alfanuméricos caracteres especiales.
También es esencial que un computador almacene datos incluso si el computadoresté procesando datos al vuelo (es
decir, los datos se introducen, se procesan y los resultados se obtienen inmediatamente) el computador tiene que
guardar temporalmente al menos aquellos datos. Así hay al menos una función de almacenamiento de datos a
corto plazo. Con igual importancia al Computador lleva a cabo una función de almacenamiento de datos a largo
plazo el computador almacena archivos de datos que se recuperan y se actualizan en un futuro.
El computador tiene que ser capaz de transferir datos entre el mismo y el mundo exterior. El entorno de operación
del computador se compone de dispositivos que sirven bien como fuente o bien como destino de datos.
Cuando se reciben o se llevan datos a un dispositivo que está directamente conectado con el computador el
proceso se llama o se conoce como entrada/salida o E/S y entre dispositivo recibe el nombre de periférico, el
proceso de transferencia de datos a larga distancia dentro o hacia un dispositivo remoto, recibe el nombre de
Comunicación de Datos.
Finalmente debe haber un control de éstas tres funciones, este control es ejercido por el que proporciona al
computador instrucciones del computador. Una unidad de control gestiona los recursos del computador y dirige las
prestaciones de sus partes en respuestas a éstas instrucciones.
I.II Tipos dearquitectura en la evolución del CPU.
LA MAQUINA DE VON NEUMAN
En 1946 Von Neuman y sus colegas empezaron el diseño de un nuevo computador de programas almacenados que
llamaron IAS y la terminaron en 1952 es el prototipo de toda una serie de computadoras básicas o de propósito
genera que consta de la Fig. 2
UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU)

2. LA MAQUINA DE VON NEUMAN
Fig.2 Estructura del computador de Von Neuman (IAS)
-Unidad Aritmética Lógica capaz de realizar operaciones con datos Binarios.
-Unidad de Control que interpreta las Instrucciones en Memoria y provoca su ejecución.
-Unidad de Memoria Principal que almacena tanto datos como instrucciones.
-Un equipo de entrada-salida (E/S) dirigido por la unidad de control.
LA MEMORIA DEL IAS
Contiene de 1,000 posiciones del almacenamiento llamadas palabras.
Cada palabra tiene una longitud de 40 dígitos binarios (Bit) cada uno, tanto los datos como las instrucciones se
almacenan en la memoria.
Cada número se representa por un BIT de signo y 39 Bit de valor.
Una palabra puede contener también dos instrucciones de 20 bits donde cada instrucción consiste en un códigode
operación de 8 bits que especifica la operación que sea realizar y una dirección de 12 bits que indica una palabra.
Palabra Numérica
Palabra de Instrucción

3. REGISTRO TEMPORAL DE MEMORIA (MBR)
Contiene una palabra que debe ser almacenada en la memoria o es usado para recibir una palabra procedente de la
memoria.
-REGISTRÓ DE DIRECCION DE MEMORIA (MAR)
Especifica la dirección en memoria de la palabra que va a ser escrita o leída en (MBR).
-REGISTRO DE INSTRUCCIÓN (IR)
Contiene los 8 bits del código de operación de las instrucciones que se va a ejecutar.-
-REGISTRO TEMPORAL DE INSTRUCION
Empleado para almacenar temporalmente la instrucción contenida en la parte derecha de una palabra en memoria.
-CONTADOR DE PROGRAMA (PC)
Contiene la dirección de la próxima pareja de instrucciones que van a ser captadas en la memoria.
-ACUMULADOR (AC), Multiplicador cociente (MQ)
Se emplean para almacenar operando 4 resultados de operaciones de la ALU temporalmente.
El IAS opera ejecutando repetidamente un ciclo de instrucción.
Cada ciclo de instrucción consta de dos ciclos.
-Ciclo de captación
-Ciclo de Ejecución.
El computador tiene un total de 21 instrucciones estas se pueden agrupar de la siguiente manera.
TRANSFERENCIA DE DATOS. Transferir datos entre la memoria y los registros de la ALU o entre dos registros de la
ALU.
SALTO INCONDICIONAL Normalmente la unidad de control ejecuta instrucciones secuencialmente en la memoria,
las instrucciones de salto pueden cambiar secuencialidad. Esto facilita las operaciones repetitivas.
SALTO CONDICIONAL. El salto depende de una condición lo que permite punto de decisión.
ARITMETICAS. Operaciones realizadas por la ALU.
I.III Arquitectura multinucleo
LA SEGUNDA GENERACION: LOS TRANSISTORES
El primer cambio importante con la sustitución de los tubos de vacío, por transistores. El transistor es más pequeño,
más barato, disipa menos calor y puede ser usado de la misma forma que un tubo de vacío, el transistor es un
dispositivo de estado sólido hecho de silicio, el uso de transistor define la segunda generación de computadoras.
TRANSISTOR PROCESADORES RECIENTES
GENERACION DE COMPUTADORAS DIGITALES.
Según la tecnología con que operan, las técnicas de organización y su explotación se establece la siguiente
clasificación de las computadoras digitales.
Computadora de la primera generación.
Estas computadoras estaban constituidas por válvulas de vacío que disipaban gran cantidad de calor y ocupabam
una superficia muy amplia. Las tareas se ejecutaban en forma secuencial, lo que implicaba que.
Pentium III Pentium 4 Itanium II Itanium II
Fecha de
introducción
1999 2000 2001 2002
Velocidad de
reloj
450 MHZ 1.3 MHZ 733 MHZ 600 MHZ
Ancho de bus
660 MHZ /
64 Bits
1.8 GHZ /
64 Bits
800 MHZ /
64 Bits
1 GHZ /
64 Bits
No. De
transistores
9.5 Millones 42 Millones 25 Millones 220 Millones
Tamaño (Mm) 0.26 0.18 0.18 0.18
Memoria
Direccionable
64 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes
Memoria virtual 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes
PNP
E
B
C
NPN
B
E
C

4. 1.- El programa almacenado en tarjetas o cintas perforadas , era cargada en memoria principal por un programa
llamado, cargador, perteneciente al sistema operativo.
2.-Se ejecutaba el programa instrucción por instrucción.
3.-Se imprimían los resultados.
Las operaciones de entrada, procesamiento y salida de los datos se encontraban encadenadas en el tiempo, por lo
que la duración del proceso era igual a la suma de todas las operaciones.
Las computadoras de la primera generación se utilizaron durante el período comprendido entre 1954 y 1959.
Computadoras de la Segunta Generación.
Las computadora de la segunda generación estaban constituidas por transistores y utilizaron circuitos impresos, lo
que permitió reducir el tamaño con respecto a los anteriores. Posibilitaron la simultaneidad entre un cálculo y una
operación de E/S. Este concepto en la práctica dio poco resultados debido en gran medida, a la desproporción entre
la velicidad de cálculo interno y las velocidades de E/S que hacían que la CPU no se utilizara más que en un pequeño
porcentaje de tiempo. El paliativo para este problema fue que las operaciones de E/S se realizaran utilizando como
soporte de almacenamiento unidades de cinta magnética. Mucho más rápidas que las lectoras de tarjetas y las
inpresoras. Para lograrlo, se copiaba la información contenida en el soporte tarjeta a soporte cinta magnética y de
ésta a impresora con un procesasador auxiliar.
I.IV Multiprocesamiento(multihilos)en multinúcleo.
Computadora de la Tercera Generación.
A partir de 1964 comenzó la tercera generación de computadoras con tecnología de circuitos integrados ( varios
componentes electrónicos incluidos en un solo bloque de silicio). Estos circuitos eran del tipo SSI o (pequeña escala
de integración) y SMI o ( mediana escala de integración y permitieron el incremento de la velocidad interna de la
computadora y la reducción de la energía que utilizabam.
En esta etapa se pudo explotar la multiprogramación, método que consiste en que varios programas residan en
forma simultánea en la memoria en estado de ejecución. En un instante dado soló uno de ellos utiliza la CPU, pero
los otros pueden efectuar operaciones de entrada/salida en forma simultánea. Cuando el programa que ejecuta la
CPU se detiene en espera de una operación de entrada/salida, otro programa toma su lugar deja al primero
suspendido y evita así que se produzcan tiempo inactivo en la CPU.
Las computadoras de la tercera generación dividen su memoria lógicamente en dos zonas, una reservada a los
trabajos del usuario y la otra a la conversión de soportes y carga. A simple vista podría afirmarse que las particiones
corresponden a la computadora principal y a la auxiliar de la segunda generación, respectivamente. Sin embargo,
hay una diferencia importante: la carga por lote se sustituyo por la cargo continua. Los trabajos se ponen en cola de
espera en un disco magnético y el sistema operativo es el que se encarga de ejecutarlos según un nivel de
prioridad.Los resultados, que son transferidos al disco, luego son extraídos por la impresora. En la Fig. cuatro se
representa el esquema.
FIG. 4
Procesamiento por lotes en la tercera generación
Se hace necesario establecer la diferencia entre la multiprogramación y el multiprocesamiento. El término
multiprocesamiento se utiliza cuando se procesan varios programas, en formas simultánea, en CPU diferentes que
se relacionan entre sí A partir de la tercera generación, es posible la gestión denominada teleproceso o
procesamiento a distancia. El teleproceso es un sistema de carga directa, con la ventaja de que los datos pueden
ingresar y egresar por terminales remota según una prioridad dada. Durante este periodo se desarrollan los
primeros sistemas interativos, que permiten que el usuario intervenga en la actividad del procesamiento. El diálogo
se gestiona utilizando un terminal con menús o cuestionarios que el sistema formula y el usuario responde.
A fin de atender gran número de proceso, una computadora puede asignar en forma alternada una parte del
tiempo de CPU a cada uno, esto produce un efecto de aparente simultaneidad de ejecución. Esta forma de
organizar el procesamiento se denomina tiempo compartido o time sharing.
Cuando un sistema admite la atención de multiples usuarios se denomina multiusuario. Todo sistema multiusuario
es multitarea y, además, se ocupa de la administración de los recursos asignados a los usuarios. Esta generación se
extendió hasta 1971.
Computadoras de la cuarta generación.
Se considera que el periodo de la cuarta generación de computadoras está comprendido entre 1971 y 1987. La
tecnología aplicada en la fabricación de circuitos pertenece a la clasificación LSI ( escala de integración grande), que
permitió incluir una CPU completa en una pastilla, que se denomina microprocesador.En esta etapa el

5. procesamiento se realiza en mayor medida en tiempo real. Considerado los sistemas interativos, se hace posible la
consulta y la actualización de datos, así como el acceso a grandes bancos de datos que utilizan, incluso, unidades
inteligentes distribuidas en redes, como los sistemas de cajeros automáticos bancarios. Se desarrollan nuevas
utilidades a partir a partir de la sencilla comunicación usuario- máquina, enseñanza asistida por computadora,
conusultas telefónicas que entregan una respueta oral al usuario, regulación automática de semáforos control
automático de procesos relativos a una línea de producción manufacturera, diseño de proyecto asistido por
computadora, hojas de calculo y poderosos procesadores de texto que automatizan práctimente el total de las
tareas de oficina.
Hasta esta etapa los avances tecnológicos estuvieron concentrados en lograr mejorar el hardware de la
computadora y así obtener equipos más pequeños, menos costosos y más rápidos. A partir de entonces también se
puso atención en la necesidad de mejorar el software para que permitiera una mayor velocidad de procesamiento,
ya que los avances en el hardware parecían agotados.
Computadora de la Quinta Generación.
En la década de 1980 se llevó a cabo una revolución en la concepción de diseño de una computadora y se
desarrollaron los primeros avances considerados como el ingreso en una nueva etapa, la quinta generación de
computadoras. En ella, las supercomputadoras desarrollaron funciones inteligentes, basadas en experiencias sobre
inteligencia artificial.
componentes de una computadora.
1.- Registro de la Unidad Central de Procesamiento.
2.- Unidad de Control.
3.- unidad AritmeticaLogica. COMPONENTES DE UNA COMPUTADORA
El esquema anterior nos muestra los
4.- Memoria Principal.
Un bus de Interconexión que comunica las.
a.- Dispositivo de Entrada.
b.- Dispositivo de Entrada /Salida.
c.- Dispositivo de Salida.
REGISTRO DE LA UNIDAD CENTRAL DE
PROCESAMIENTO.
REGISTRO DE ORDEN GENERAL
EAX AX AH AL Registro Acumula
EBX BX BH BL Registro base.
ECX CX CH CL Registro contador.
EDX DX DH DL Registro de datos.

6. ESP SPRegistro Apuntador de la pila.
EBP BPRegistro Apuntador de la base
.
EDI D I Registro Indice Destino.
ESI SI Registro Indice Fuentes.
Registro de Registro de
32 bits 16 bits
EIP IP
EFLAGS FLAGS
EIP IP registro de Apuntador de Instruciones.
EFLAGS FLAGS Banderas
Registro de
16 bits
Registro segmento de código.
Registro segmento de datos.
Registro de segmento extra.
Registro de segmento de pila.
Registro de propósito general AX,BX,CX y DX son los caballos de batalla del sistema. Son únicos en el sentido de que
se puede direccionarlos como una palabra o como una parte de un byte. El último byte de la izquierda es la parte
alta , y el último byte de la derecha es la parte baja.
Los procesadores 80386 y posteriores permiten el uso de todos los registro de propósito general, más sus versiones
ampliadas de 32 bits: EAX, EBX, ECX y EDX
Registro acumulador AX es utilizado para operaciones que implican entrada/salida y la mayor parte de la aritmética
las instrucciones para multiplicar, dividir y traducir suponen el uso del AX, También algunas operaciones generan
códigos más eficientes si se refieren al AX en lugar de otros registros.
Registro base. Es el único registro de propósito general que puede ser un índice para direccionamiento indexado.
También es común emplerar el BX para cálculo.
Registro contador CX puede contener un valor para controlar el número de veces que un ciclo se repite o un valor
para corrimiento de bits, hacia la derecha o hacia izquierda. El CX también es usado para muchos cálculos.
Registro de datos algunas operaciones de entrada/salida requieren su uso, y las operaciones de multiplicación y
división con cifras grandes suponen al DX y al AX trabajando juntos.
Se pueden usar los registros de orden general para suma y resta de 8, 16. 32 bits.
Registro Indicefuente SI, DI están disponible para direccionamiento indexado y para suma y resta.
Registro índice fuente SI de 16 bits es requerido por algunas operaciones con cadenas (de caracteres). En este
contexto, el SI está asociado con el registro DS. Los procesadores 80386 y posteriores permiten el uso de un registro
ampliado de 32 bits, el ESI.
Registro índice destino DX es requerido para algunas operaciones con cadenas de (caracteres). En este contexto. El
DI esta asociado con el registro ES. Los procesadores 80386 y posteriores permiten el uso de un registro de 32 bits,
el EDI.
Registro de apuntadores de instrucciones. IP de 16 bits contiene el desplazamiento de dirección de la siguiente
instrucción que se ejecutara . El IP está asociado con el registro CS en el sentido de que el IP indica la instrucción
actual dentro del segmento de código que se este ejecutando actualmente.
Registro apuntadores BP, SP están asociados con el registro SS y permiten al sistema accesar datos en el segmeno
de la pila.
Registro apuntador de la pila está asociado con el registro SS y proporciona un valor de desplazamiento que se
refiere a la palabra actual que está siendo procesado en la pila. Los procesadores 80386 y osteriores tienen un
apuntador de pila de 32 bits , el registro ESP. El sitema maneja de manera de manera automática estos registro.
Registro apuntador de la base BP facilita la referencia de parámetros, los cuales son datos y direcciones
transmitidos vía pila. Los procesadores 80386 y posteriores tienen BP ampliado de 32 bits llamado el registro EBP.
Un segmento en modo real puede ser de hasta 64 K. Se puede tener cualquier número de segmento. Los tres
segmentos principales son los segmentos de códigos, de datos, y de la pila.
Segmento de código(CS) contiene las instrucciones de máquinas que son ejecutadas. Por lo común, la primera
instrucción ejecutable está en el inicio del segmento, y el sistema operativo enlaza a esa localidad para iniciar la
CS
DS
ES
SS
FS
GS

7. ejecución del programa. Como su nombre indica, el registro del CS direcciona el segmento de código. Si su área de
código requiere más de 64K, su programa puede necesitar definir más de un segmento de código.
Segmento de datos (DS) contiene datos, constantes y áreas de trabajo definidos por el programa. El registro del DS
direcciona el segmento de datos, si su área de datos requiere de más de 64K, su programa puede necesitar definin
más de un segmento de datos.
Segmento de la pila SS contiene los datos y direcciones que se necesitan guardar temporalmente o para uso de sus
llamadas subrutinas. El registro del segmento de la pila SS direciona el segmento de la pila.
LA UNIDAD ARITMETICA LÓGICA.
La Unidad Aritmética Lógica. ALU es la parte del computador que realizá realmente las operaciones aritméticas y
lógicas con los datos. El resto de los elementos del computador (unidad de control, registros , memoria, E/S) están
principalmente para suministrar datos a la ALU, a fin de que esta los procese y para recuperar los resultados. La fig.
seis nos muetra en términos generales, cómo se interconecta la ALU con el resto del procesador. Los datos se
presentan a la ALU en registro y en registro se almacenan los resultados de las operaciones producidos por la
ALU.Estos registros son posiciones de memorias temporal interna al procesador que están conectados a la ALU .fig.
6
Fig 6 Entrada y Salidas de la ALU
UNIDAD DE CONTROL.
La fig. siete es un modelo general de la unidad de control, que muestra todas sus entradas y salidas. Las entradas
son las siguientes :
Reloj: es el encargado de mantener la hora exacta. La unidad de control hace que se ejecute una microoperacion( o
un conjunto de
microoperaciones
simultáneas) en cada
pulso de reloj. Este a
menudo es referenciado
como tiempo de ciclo
del procesador, o
periodo de reloj.
Registro de Instrucción:
el código de operación
de la instrucción en
curso se usa para
determinar que
microoperaciones hay
que realizar durante el
ciclo de ejecución.
Indicadores: los necesita la unidad de control para determinar el estado del procesador y el resultado de anteriores
operaciones de la ALU.
Señales de control del bus de control: la parte de control del bus del sistema suministra señales a la unidad de
control, tales como señales de interrupción y de reconocimiento
Señales de control internas al procesador: son de dos tipos :
A).- las que hacen que los datos se transfieran de un registro a otro registro.
B).- las que activan funciones especificas de la ALU.
Señal de control : se usan tres tipos de señales de control.
A).- las que activan una función de la ALU.
B).- las que activan un camino de datos.
C).- las que son señales del bus del sistema externo u otra interfaz externa.
Junto con el procesador y el conjunto de módulos de memoria , el tercer elemento clave de un
computador es un conjunto de módulos de E/S. Cada módulo se conecta al bus del sistema o a
un computador central y controla una más dispositivo periférico.

8. Un bus del sistema de alta velocidad razones siguiente:
a).- Hay una amplia variedad de periféricos con forma de funcionamiento diferente. Podría ser imposible incorporar
la lógica necesaria dentro del procesador para controlar tal diversidad de dispositivo.
b).- A menudo la velocidad de transferencia de datos de los periféricos es mucho menor que la de la memoria o el
procesador. Asi no es práctico utilizar un bus de sistema de alta velocidad para comunicarse directamente con un
periférico.
c).- con frecuencia, los periféricos utilizan datos con formatosy tamaños de palabra diferente de los del
computador.
En consecuencia, se necesita un módulo de E/S: Este módulo tiene dos funciones principales fig. ocho.
a).- Realizar la interfaz entre el procesador y la memoria a través del bus de sistema o un conmutador central.
b).- Realizar la interfaz entre uno o más dispositivos periféricos mediante enlaces de datos específicos.
UNIDAD DE EJECUCION Y UNIDAD DE INTERFAZ DEL BUS.
El procesador se divide en dos unidades lógica: una unidad de ejecución (EU) y una unidad de interfaz del bus
(BIU)como se ilustra en la fig. nueve.
El papel de la EU es ejecutar instrucciones, mientras que la BIU envía instrucciones y datos a la EU. La EU contiene
una unidad aritmética lógica (ALU), una unidad de control (CU) y varios registros. Estos elementos ejecutan
instrucciones y operaciones aritmética y lógica.

9. EU Unidad de Ejecución BIU Unidad de Interfaz del Bus
Bus
Cola de
Instrucción
UNIDAD DE EJECUCIÓN Y UNIDAD DE INTERFAZ CON EL BUS FIG. 9
La función más importante de la BIU es menejar la unidad de control del bus, los registros de segmentos y la cola de
instrucciones. La BIU controla los buses que transfieren los datos a la EU, a la memoria y a los dispositivos de
entrada /salidad externo, mientras que los registros de segmentos controlan el direccionamiento de memoria.
instrucciones. Ya que las instrucciones de un programa en ejecución se encuentra en la memoria, la BIU debe
accesar instrucciones desde la memoria y colocarlas en la cola de instrucciones. Puesto que el tamaño de esta cola
es de 4 a 32 bytes, dependiendo del procesador, la BIU es capaz de adelantarse y buscar con anticipación Otra
función de la BIU es permitir el acceso a instrucciones de manera que siempre haya una cola de instrucciones lista
para ser ejecutada.
La EU y la BIU trabajan en paralelo, si bien la BIU se mantiene un paso adelante. La EU notifica a la BIU cuándo
necesita acceso a los datos en memoria o a un dispositiva de E/S. Tambien, la EU solicita instrucciones de la
máquina de la cola de instrucción de la BIU.
AH AL
BH BL
CH CL
DH DL
SP
BP
SI
DI
( ALU) Unidad
Aritmética Lógica
(CU) Unidad
De Control
Registro de
bandera
Apuntador de
Instrucciones
CS
DS
SS
SE
1
2
3
4
n
Unidad
de
control
del bus