Curso: Sistema de manufactura: 02 Organización y transmisión

Sistema de manufactura
Ingeniería de Sistemas y Seguridad Informática
Mg. Ing. Jack Daniel Cáceres Meza, PMP
jack_caceres@hotmail.com
Sesión 03
Organización y transmisión

2
Mg, Ing. Jack Daniel Cáceres Meza, PMP
Recordemos
1. Las arquitecturas cerradas suelen utilizarse en computadoras
especializadas que no necesitan ampliaciones, como los
microprocesadores que controlan los hornos de microondas.
2. Las arquitecturas abiertas pueden ampliarse después de la
construcción del sistema, generalmente añadiendo circuitos
adicionales, por ejemplo, conectando al sistema principal un
chip con un nuevo microprocesador.
3. El hardware de entrada consta de dispositivos externos —esto
es, componentes situados fuera de la CPU de la
computadora— que proporcionan información e instrucciones.

3
Memoria
 ¿Cómo se diferencia la memoria de un procesador de
propósito general de uno específico?
 Cantidad
 Proporciones Read-Only Memory (ROM)/Random-Access Memory (RAM)
 Clasificación
 Por el modo de acceso desde el CPU:
 Primario – se accede directamente desde CPU (RAM).
 Secundario – se accede a través de operaciones de I/O (Disco,
Cinta...)
 Por el tiempo de acceso: Random –Secuencial – Mixto.
 Por la volatibilidad: RAM – ROM…
 Localidad
 Temporal
 Espacial Daniel Cohen
¿Con cuántas memorias cuenta usted?

4
Caché
 Lograr un tiempo de acceso promedio pequeño:
 Sirviendo la mayoría de los accesos desde la Static Random Access Memory -SRAM
(basada en semiconductor).
 Pequeñas Memorias (SRAM) son rápidas y más caras.
 Reducir el ancho de banda requerido para la Dynamic random-access memory
–DRAM (basada en condensadores).
 Ancho de banda = palabras transferidas por segundo.
 Memorias Grandes (DRAM) son lentas.
 Lograr un costo unitario medio similar a la DRAM.
 Cache: entre dos memorias RAM.
 Transparente al usuario:
 Manejo por Hw. y Sistema Operativo.

5
HIT
MISS

6
Jerarquías
Memoria Virtual
Transparente al usuario:
Manejo por Hw. y Sistema Operativo

7
Comparación gráfica entre memorias DDR, DDR2 y DDR3
Double Data Rate type X
Synchronous Dynamic
Random-Access Memory
Tipo Características
DDR
Acceso mínimo: 2 palabras
Vcc = 2,5 V
Señal: SSTL_2 (2,5 V)11
DDR2
Vcc = 1,8 V
Reloj interno a frecuencia 1/2
DDR3
Vcc = 1,5 V
Reloj interno a frecuencia 1/4
DDR4 Vcc ≤ 1,2 V

8
Características
Nombre
estándar
Velocidad del
reloj
Tiempo entre
señales
Velocidad del
reloj de E/S
Datos
transferidos
por segundo
Nombre del
módulo
Máxima
capacidad de
transferencia
DDR3-1066 133 MHz 7,5 ns 533 MHz 1066 Millones PC3-8500 8530 MB/s
DDR3-1200 150 MHz 6,7 ns 600 MHz 1200 Millones PC3-9600 9600 MB/s
DDR3-1333 166 MHz 6 ns 666'5 MHz 1333 Millones PC3-10600 10 664 MB/s
DDR3-1375 170 MHz 5,9 ns 688 MHz 1375 Millones PC3-11000 11 000 MB/s
DDR3-1600 200 MHz 5 ns 800 MHz 1600 Millones PC3-12800 12 800 MB/s
DDR3-2000 250 MHz 4 ns 1000 MHz 2000 Millones PC3-16000 16 000 MB/s

9
Una comparación de procesadores
Procesador Frecuencia del reloj TDP Número de nucleos
Intel Pentium 60 MHz - 200 MHz Desconocido Individual
Intel Pentium MMX 120 MHz - 300 MHz Desconocido Individual
Intel Atom 800 MHz - 2.13 GHz 0,65 W - 13 W Individual, Doble
Intel Celeron 266 MHz - 3,6 GHz 5,5 W - 86 W Individual, Doble
Intel Pentium Pro 150 MHz - 200 MHz 29.2 W - 47 W Individual
Intel Pentium II 233 MHz - 450 MHz 16.8 W - 38.2 W Individual
Intel Xeon 400 MHz - 4,4 GHz Individual, Doble, Quad, Hexa, Octa
Pentium 4 1.3 GHz - 3.8 GHz 21 W - 115 W Indivudal
Pentium 4 Extreme
Edition
3.2 GHz - 3,73 GHz 92 W - 115 W Individual
Pentium M 800 MHz - 2.266 GHz 5,5 W - 27 W Individual
Pentium D / EE 2.66 GHz - 3.73 GHz 95 W - 130 W Doble
Intel Pentium Dual-Core 1.6 GHz - 2.93 GHz 10 W - 65 W Doble
Intel Pentium New 1.2 GHz - 3.33 GHz 5,5 W - 73 W Individual, Doble
Intel Core 1.06 GHz - 2.33 GHz 5,5 W - 49 W Individual, Doble
Intel Core 2 1.06 GHz - 3.33 GHz 5,5 W - 150 W Individual, Doble, cuádruple
Intel Core i3 2,4 GHz - 3,4 GHz 35 W - 73 W Doble
Intel Core i5 1,06 GHz - 3,46 GHz 17 W - 95 W Quad
Intel Core i7 1.6 GHz - 3.6 GHz 45 W - 130 W Quad
Intel Core i7 3.2 GHz - 3,46 GHz 130 W Hexa
http://es.wikipedia.org/wiki/Comparaci%C3%B3n_de_procesadores_Intel

10
Una comparación de procesadores para portátiles
http://ark.intel.com/es/products/family/84979/5th-Generation-Intel-Core-i7-Processors#@Mobile
Nombre del producto Estado
Fecha de
lanzamiento
Cantidad
de
núcleos
TDP
Precio de
cliente
recomendado
Gráficos del
procesador ‡
Intel® Core™ i7-5650U Processor
(4M Cache, up to 3.20 GHz)
Launched Q1'15 2
15
W
TRAY: $426.00
Intel® HD
Graphics 6000
Launched Q1'15 2
15
W
TRAY: $393.00
Intel® HD
Graphics 5500
Launched Q1'15 2
28
W
TRAY: $426.00
Intel® Iris™
Graphics 6100
Launched Q1'15 2
15
W
TRAY: $426.00
Intel® HD
Graphics 6000
Launched Q1'15 2
15
W
TRAY: $393.00
Intel® HD
Graphics 5500

11
Una comparación de procesadores para servidores
Nombre del producto Estado
Fecha de
lanzamiento
Cantidad
de
núcleos
TDP
Precio de
cliente
recomendado
Intel® Xeon® Processor E7-8850 v2
(24M Cache, 2.30 GHz)
Launched Q1'14 12
105
W
TRAY:
$3059.00
Launched Q1'14 12
130
W
TRAY:
$3838.00
Launched Q1'14 15
130
W
TRAY:
$4616.00
(37.5M Cache, 2.50 GHz)
Launched Q1'14 15
130
W
TRAY:
$5729.00
Intel® Xeon® Processor E7-8880L v2
(37.5M Cache, 2.20 GHz)
Launched Q1'14 15
105
W
TRAY:
$5729.00
(37.5M Cache, 2.80 GHz)
Launched Q1'14 15
155
W
TRAY:
$6841.00
http://ark.intel.com/es/products/family/78584/Intel-Xeon-Processor-E7-v2-Family#@Server

12
Organización

13
Bus de datos –polling (eventos frecuentes)

14
Bus de datos –interrupciones (eventos irregulares)

15
DMAC

16
IOP

17
Consideraciones de diseño

18
Concurrencia
 La concurrencia al nivel de la CPU se obtiene disponiendo de múltiples
procesadores ejecutando simultáneamente varias instrucciones.
 Multiprocesadores
 Procesador Array
 Un grupo de unidades de cómputo cada una de las cuales realiza
simultáneamente la misma operación sobre diferentes conjuntos de datos.
 Obtener concurrencia a nivel de la instrucción significa poder ejecutar
varias instrucciones simultáneamente con una única CPU.
 Un solo computador el cual puede realizar simultáneamente operaciones
de cálculos en determinadas secciones, con diferentes estadios de
completitud.
 Los procesadores pipeline se basan en el principio de dividir los cálculos
entre una cantidad de unidades funcionales que operan simultáneamente
existiendo superposición.

19
Pipelining
 Es una técnica de implementación por medio de la cual se puede
traslapar la ejecución de instrucciones.
 La segmentación no ayuda en la realización de una única tarea, ayuda
en la realización de una carga de trabajo.
 Se pueden realizar múltiples tareas simultáneamente utilizando
diferentes recursos.
 La velocidad se incrementa si se aumentan el número de segmentos.
 La razón de segmentación está dada por el segmento más lento.
 El desbalance en el largo de los segmentos reduce la velocidad
(speedup).
 El tiempo en llenar y vaciar los segmentos reduce la velocidad.

20
Las cinco etapas de la ejecución de una instrucción MIPS
 Las instrucciones presentan cinco estados (cada estado toma un ciclo
de reloj):
IF Instruction Fetch
Búsqueda de una
instrucción de la
memoria de
instrucciones
ID
Instruction
Decode/
Register fetch
Decodificación de
instrucciones/
Búsqueda de registros
EXE
Instruction
Execution/
Effective address
Ejecución de instrucción/
Cálculo de dirección
MEM Memory Access
Acceso a la memoria de
datos.
WB Write-back
Escribir datos en el
archivo de registros. http://en.wikipedia.org/wiki/Cycles_per_instruction

21
¿Que es un Sistema Operativo?
 Sistema de software que prove a los usuarios de un
ambiente eficiente par la ejecucion de sus programas.
Hardware
Sistema Operativo
Software del Sistema
Software de aplicaciones
Usuarios
Confiabilidad
Seguridad
Extensibilidad
Desempeño

22
Funciones de los sistemas operativos
 Interpreta los comandos que permiten al usuario comunicarse con el
computador.
 Coordina y manipula el hardware de la computadora, como la
memoria, las impresoras, las unidades de disco, el teclado o el mouse.
 Organiza los archivos en diversos dispositivos de almacenamiento,
como discos flexibles, discos duros, discos compactos o cintas
magnéticas.
 Gestiona los errores de hardware y la pérdida de datos.
 Servir de base para la creación del software logrando que equipos de
marcas distintas funcionen de manera análoga, salvando las diferencias
existentes entre ambos.
 Configura el entorno para el uso del software y los periféricos;
dependiendo del tipo de máquina que se emplea, debe establecerse
en forma lógica la disposición y características del equipo.
Dr. Joseabel Cegarra

23
Características
 Conveniencia
 Eficiencia
 Habilidad para evolucionar
 Encargado de administrar el hardware
 Relacionar dispositivos
 Manejar las comunicaciones en red
 Procesamiento por bytes de flujo a través del bus de datos
 Facilitar las entradas y salidas
 Técnicas de recuperación de errores
 Evita que otros usuarios interfieran
 Generación de estadísticas
 Permite que se puedan compartir el hardware y los datos entre los
usuarios
 …

24
Funciones y componentes generales
 Funciones
 Gestión de los recursos de la computadora.
 Ejecución de servicios para los programas.
 Ejecución de los mandatos de los usuarios.
 Componentes del sistema operativo
 El núcleo - administrador de procesos, memoria, entrada / salida y ciclos
de reloj.
 El intérprete de comandos o shell.
 Los servicios.

25
Operación inicial
 Cuando enciendes una computadora, lo primero que ésta hace es
llevar a cabo un autodiagnóstico llamado auto prueba de encendido
(Power On Self Test, POST). Durante la POST, la computadora identifica
su memoria, sus discos, su teclado, su sistema de vídeo y cualquier
otro dispositivo conectado a ella. Lo siguiente que la computadora
hace es buscar un SO para arrancar (boot).
 Bootstrap. Suele referirse al programa que arranca un sistema
operativo como por ejemplo GRUB, LiLo o NTLDR. Se ejecuta tras el
proceso POST del BIOS. También es llamado «Bootstrap Loader»
(cargador de inicialización).

26
Categorías
 Sistema Operativo Multitareas.
 Sistema Operativo Monotareas.
 Sistema Operativo Monousuario.
 Sistema Operativo Multiusuario.
 Secuencia por Lotes.
 Tiempo Real.
 Tiempo Compartido.
GUI
CLI

27
Estructura
IPC=Inter-process Communication, through messages)

28
Tipos de sistemas operativos
 Estructura monolítica: constituidas fundamentalmente por un solo
programa compuesto de un conjunto de rutinas entrelazadas de tal
forma que cada una puede llamar a cualquier otra.
 Construcción del programa final a base de módulos compilados
separadamente que se unen a través del ligador.
 Buena definición de parámetros de enlace entre las distintas rutinas
existentes, que puede provocar mucho acoplamiento.
 Carecen de protecciones y privilegios al entrar a rutinas que manejan
diferentes aspectos de los recursos de la computadora, como memoria,
disco, etc.
 Generalmente están hechos a medida, por lo que son eficientes y rápidos
en su ejecución y gestión, pero por lo mismo carecen de flexibilidad para
soportar diferentes ambientes de trabajo o tipos de aplicaciones.

29
Estructura
 Monolítica
(1) El programa del usuario es atraído hacia el núcleo.
(2) El sistema operativo determina el número del servicio solicitado.
(3) El sistema operativo localiza y llama al procedimiento correspondiente al
servicio.
(4) El control regresa al programa del usuario.

30
 Cliente-servidor (Microkernel)
 El núcleo tiene como misión establecer la comunicación entre los clientes
y los servidores. Los procesos pueden ser tanto servidores como clientes.
 Por ejemplo, un programa de aplicación normal es un cliente que llama al
servidor correspondiente para acceder a un archivo o realizar una
operación de entrada/salida sobre un dispositivo concreto. A su vez, un
proceso cliente puede actuar como servidor para otro.

31

32
 Máquina virtual
 Sistemas operativos que presentan una interfase a cada proceso,
mostrando una máquina que parece idéntica a la máquina real
subyacente. Separación entre la multiprogramación y la máquina
extendida. El objetivo de los sistemas operativos de máquina virtual es el
de integrar distintos sistemas operativos dando la sensación de ser varias
máquinas diferentes.
 El núcleo de estos sistemas operativos se denomina monitor virtual y
tiene como misión llevar a cabo la multiprogramación, presentando a los
niveles superiores tantas máquinas virtuales como se soliciten. Estas
máquinas virtuales no son máquinas extendidas, sino una réplica de la
máquina real, de manera que en cada una de ellas se pueda ejecutar un
sistema operativo diferente, que será el que ofrezca la máquina extendida
al usuario.

33
Estructura
 Anillos concéntricos (capas)
 El sistema por “capas” consiste en organizar el sistema operativo como una
jerarquía de capas, cada una construida sobre la inmediata inferior. El primer
sistema construido de esta manera fue el sistema THE (Technische Hogeschool
Eindhoven), desarrollado en Holanda por E. W. Dijkstra (1968) y sus estudiantes.
 Una generalización más avanzada del concepto de capas se presentó en el
sistema MULTICS el cual estaba organizado como una serie de anillos
concéntricos, siendo los anillos interiores los privilegiados.
 Cuando un procedimiento de un anillo exterior deseaba llamar a un procedimiento
de un anillo interior, debió hacer el equivalente a una llamada al sistema.
5 El operador
4 Programas del usuario
3 Control de entrada/salida
2 Comunicación operador-proceso
1 Administración de la memoria y del disco
0 Asignación del procesador y multiprogramación

34
Transmisión de información
Fuente: Ing. Jorge A. Abraham, Técnicas Digitales II

35
Unidades de medida

36
Terminología
 Canal: medio de transmisión al que se le acoplan un transmisor y un
receptor y, por tanto, tiene asociado un sentido de transmisión
 Analógico: información suministrada al transmisor es analógica
 Digital: información suministrada al transmisor es digital
 El tipo de canal lo imponen los equipos, no el medio
 Circuito: canal en cada sentido de transmisión
 Enlace: circuito con controladores de los equipos terminales de datos
(camino de transmisión entre Txor y Rxor)
 Enlace directo: enlace en el que la señal se propaga sin usar
dispositivos intermedios que no sean amplificadores o repetidores
 Configuración o enlace punto a punto: enlace directo entre dos
dispositivos que comparten un medio de transmisión
 Configuración multipunto: el medio es compartido por más de 2
dispositivos

37
Terminología
 Símbolo o elemento de señalización:
 Aquella parte de la señal que ocupa el intervalo más corto correspondiente a un
código de señalización.
 Digital: un pulso de tensión de amplitud constante
 Analógico: un pulso de frecuencia, fase y amplitud constantes
 Velocidad de modulación (Vm) o velocidad en símbolos (Vs)
 Es el número máximo de símbolos que se pueden transmitir en un segundo.
 Se calcula como: nº símbolos/1seg
 Se mide en baudios.
 Se asocia a la línea de transmisión.
 Velocidad de transmisión serie o régimen binario (Vt o R)
 Es el número máximo de elementos binarios que pueden transmitirse por unidad
de tiempo.
 Se calcula como: nº de bits en un periodo/periodo
 Se mide en bps (bit/s).
 Se asocia al circuito de datos.

38
Transmisión de información
 Velocidad de transmisión de datos, expresada en bits por segundo o
baudios
0 I I I 0 0 0 0 0 0 I 0 0 0 0 I I I
Dato
Salida
Serie
Clock
Clock  Velocidad de Transmisión en Bits / Seg

39
(acrónimo inglés de American Standard Code for Information Interchange — Código
Estadounidense Estándar para el Intercambio de Información)
Código ASCII

40
Ejemplo

41
Ejemplo

42
Comparativa
Paralelo
• Es más rápida, pero es más costosa
• Se emplea en distancias cortas, por
ejemplo en dispositivos de
Entrada/Salida
Serie
• Es más lenta, pero más económica
• Se utiliza para economizar recursos

43
Modos de Comunicación
Sincrónicos (Clock acompaña a la señal Serie)
Asincrónicos (Clock No acompaña a la señal Serie)
Orientados al Byte: Sync, BiSync, Sync Ext.
Orientados al Bit: SDLC, HDLC, (Sync Ext.)
Orientados al Byte (Bits adicionales de Sincr.)
No están sujetas a temporización, los datos (caracteres ASCII)
pueden se transmitidos en cualquier instante. El reloj se sincroniza al
principio de cada carácter recibido.
Aquella sometida a una rígida temporización que va a permitir que el
elemento receptor sea capaz de conocer en que instante la señal que le
llega tiene plena validez.

44
Normativa
DTE DCE
PC, Host, Equipo con
información Digital
Modem, Adaptador
de señales, otra PC,
etc.
EIA: RS-232-C; CCITT (ITU-T): V.24 / V.28
DTE
DCE
RS-232-C
DTEDCE
RS-232-C
Telco

45
EIA: RS-232-C; CCITT (ITU-T): V.24 / V.28
Especif. Mecánicas: DB-25 (9), Macho (DTE), Hembra (DCE)
Normativa

46
USB 2.0 Universal Serial Bus – Algo de Historia
Enero de 1996 Versión 1.0 1,5 Mbps
Conocida como Low Speed
Setiembre de 1998 Versión 1.1 12 Mbps
Conocida como Full Speed
Setiembre de 2000 Versión 2.0 480 Mbps
Conocida como High Speed
1° Semestre de 2008 Versión 3.0 ~ 10 veces mas rápida
Normativa

47
USB 2.0 Universal Serial Bus – Interfase
Especificaciones Mecánicas
Normativa

48
Canales de comunicación
 Simplex
 Semi duplex (Half duplex)
 Totalmente duplex (Full duplex)
Transmisión en
un solo sentido
Transmisión en ambos
sentidos pero no
simultáneamente
Transmisión en ambos
sentidos
simultáneamente

49
Medios de transmisión
Alámbricos, inalámbricos

50
Comparativo entre cables
Par Trenzado
No blindado
Par Trenzado
Blindado
Coaxial Fibra Óptica
Teconología ampliamente
probada
Si Si Si Si
Ancho de banda Medio Medio Alto Muy Alto
Hasta 1 Mhz Si Si Si Si
Hasta 100 Mhz Si (Cat5) Si Si Si
27 Canales video No No Si Si
Canal Full Duplex Si Si Si Si
Distancias medias 100 m
65 Mhz
100 m
67 Mhz
500
(Ethernet)
2 km (Multi)
100 km (Mono)
Inmunidad electromagnética Limitada Media Media Alta
Seguridad Baja Baja Media Alta
Costo Bajo Medio Medio Alto

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