Este documento introduce los conceptos básicos de la arquitectura de computadoras. Explica que una computadora está compuesta de una unidad de sistema que contiene una tarjeta madre con un procesador, memoria y otros componentes. También describe cómo los datos son representados digitalmente usando los dígitos binarios 0 y 1 y cómo se mide la memoria. Finalmente, resume la arquitectura de von Neumann en la que los datos e instrucciones se almacenan en la misma memoria y el procesador ejecuta instrucciones de forma secuencial.

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UNIDAD I.
INTRODUCCIÓN A LAARQUITECTURA DE
COMPUTADORAS.
OBJETIVO DE LA UNIDAD. Comprender en
forma general como está constituida internamente
una computadora, así como el funcionamiento de
cada uno de sus elementos.

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¿Que es una computadora?
• Maquina electrónica que opera
bajo el control de instrucciones
almacendas en la memoria que
puede:
– Aceptar datos (input)
– Manipular los datos de acuerdo a
reglas específicas (process)
– Producir resultados (output)
– Y guardar resultados para uso
futuro (storage)

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Componentes de la Unidad de
Sistema
• La unidad del
sistema
– Caja que contiene
los componentes
electrónicos de la
computadora
– Puede ser plástico
o de metal y
proteje los
componentes
electrónicos de
cualquier daño

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Componentes de la Unidad de
Sistema
• Tarjeta madre (motherboard)
• Unidad de Procesamiento Central
• Memoria
• Ranura de expansión (expansion slots)
• Puertos (ports)
• Conectores

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Representación digital de data
Bit = La unidad de información más pequeña se
representa de forma digital: 0 y 1
– 0 – representa ausencia de carga eléctrica (apagado)
– 1 – representa presencia de carga eléctrica (prendido)

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Sistema binario
• Representación
electrónica de la
data prendiendo y
apagando circuitos
– Byte – combinación
de 8 bits
– ASCII – Sistema
más utilizado para
representar data en
las computadoras

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Medición de la memoria
• Se mide en bytes al igual
que la capacidad de
almacenamiento de otros
elementos como los
disquetes y los discos
duros
• Kilobytes - 1000
caracteres
• Megabyte - un millón
de bytes
• Gigabyte- un millón
de millones de bytes

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MICROCIRCUITO
• CIRCUITO ELECTRONICO
CONSTITUIDO DE COMPONENTES
MINIATURIZADOS, BASE
FUNDAMENTAL EN EL DISEÑO DE
LAS COMPUTADORAS, EMPLEADAS
COMO CHIPS EN LAS 80286, CUYA
FUNCION MAXIMA ERA 16 BITS

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CIRCUITO INTEGRADO
Definición:
Es un circuito electrónico de varios componentes
utilizado para realizar una función electrónica
específica en una pequeña placa de silicio, Se
combina por lo general con otros componentes para
formar un sistema más complejo, esto permite mayor
operatividad en la construcción y reparación de
Computadoras
VENTAJAS:
Disminución del tamaño físico de las computadoras,
menor consumo de energía, reducción del costo
económico, y los porcentajes de error.

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MICROCONTROLADOR
• CIRCUITO INTEGRADO DE ALTA ESCALA DE INTEGRACION,
QUE INCORPORA LOS ELEMENTOS QUE CONFIGURAN UN
CONTROLADOR, CONSISTE EN UN SENCILLO Y COMPLETO
COMPUTADOR, CONTENIDO EN UN CHIP INTEGRADO.
• DISPONE DE LAS SIGUIENTES COMPONENTES: CPU, RAM,
ROM, LINEAS DE ENTRADA Y SALIDA, Y MODULOS PARA EL
CONTROL DE PERIFERICOS Y GENERADOR DE IMPULSOS
DEL RELOJ, QUE SINCRONIZAN EL FUNCIONAMIENTO DE
TODO EL SISTEMA, ES UN COMPUTADOR COMPLETO EN UN
CIRCUITO INTEGRADO.
• UN MICROCONTROLADOR ES UN MICROPROCESADOR
OPTIMIZADO PARA SER USADO PARA CONTROLAR EQUIPOS
ELECTRONICOS.

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Componentes de la unidad de
sistema La tarjeta madre
• Circuito donde
residen la mayor
parte de los com
ponentes
electrónicos de la
computadora
• Contiene varios
tipos de “chips”
(microprocesadores)
– Chip – material
semiconductor, aprox. ½”
cuadradra hecho de capas
de circuitos y componentes
microscópicos que llevan
señales electrónicas

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MEMORIA
PRINCIPAL REGISTROS
MEMORIA AUXILIAR
E S
A L UU C
ESTRUCTURA DE Hw
DE LA PC

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Arquitectura de von Neumann
• La ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) fue la primera
computadora electrónica de uso general en el mundo. Uno de los
inconvenientes más grandes de la ENIAC era que tenia que ser programada
manualmente mediante conmutadores y conectando y desconectando cables.
El proceso de programación podría ser más fácil si el programa se representará
en una forma adecuada para ser guardado en la memoria junto con los datos.
Entonces, la computadora conseguiría sus instrucciones leyéndolas de la
memoria, y se podría hacer o modificar un programa escribiendo en una zona
de memoria.
• Esta idea conocida como concepto de programa almacenado, se atribuye a los
diseñadores de la ENIAC, sobre todo al matemático John von Neumann. En
1946 von Neumann y colegas empezaron el diseño de la nueva computadora
que llamaron IAS y terminada hasta 1952, siendo el prototipo de toda una
secuencia de computadoras de uso general. Salvo raras excepciones, todas las
computadoras de hoy día tienen la misma estructura general y funcionamiento
que las máquinas de von Neumann

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La unidad de control de la IAS trae instrucciones de la memoria y las
ejecuta una por una. La figura 1 muestra que tanto la unidad de
control como la ALU contienen localidades de almacenamiento
llamadas registros, definidos de la siguiente manera:
· Registro Temporal de Memoria “Buffer” (MBR): Contiene una
palabra que debe ser almacenada en memoria, o recibe una palabra
procedente de la memoria.
· Registro de Dirección de Memoria (MAR): Especifica la dirección
de memoria de la palabra que va a ser escrita o leída en MBR.
· Registro de Instrucción (IR): Contiene el código de operación
de la instrucción que se va a ejecutar.
· Registro Temporal de Instrucción (IBR): Almacena
temporalmente la instrucción contenida en la parte derecha de una
palabra.
· Contador de Programa (PC): Contiene la dirección de la
siguiente pareja de instrucciones que se traerán de memoria.
· Acumulador (AC) Multiplicador Cociente (MQ): Se emplean para
almacenar temporalmente operandos y resultados de operaciones de
la ALU.

16. Virtualmente todas las computadoras se han diseñado
basándose en los conceptos desarrollados por von Neumann.
Tal diseño se conoce como Arquitectura de von Neumann y
se basa en tres conceptos clave:
· Los datos y las instrucciones se almacenan en una sola
memoria de lectura - escritura.
· Los contenidos de esta memoria se direccionan
indicando su posición, sin considerar el tipo de dato
contenido en la misma.
· La ejecución se produce siguiendo una secuencia de
instrucción tras instrucción (a no ser que dicha instrucción
se modifique explícitamente).