El documento resume los conceptos fundamentales de la arquitectura de computadores, incluyendo su definición, componentes clave como la unidad central de procesamiento y la memoria, y clasificaciones de arquitecturas e instrucciones. También describe brevemente los procesadores, memorias, dispositivos de entrada y salida, y redes de computadoras.

1. ARQUITECTURA DE
COMPUTADORES

2. Se puede definir la arquitectura de computadores como el estudio de la estructura,
funcionamiento y diseño de computadores. Esto incluye, sobre todo a aspectos de
hardware pero también afecta a cuestiones de software de bajo nivel
Es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de
computadora. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los
requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una
computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso
(UCP) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.
También suele definirse como la forma de seleccionar e interconectar
componentes de hardware para crear computadoras según los requerimientos de
funcionalidad, rendimiento y costo.
El ordenador recibe y envía la información a través de los periféricos por medio de
los canales. La UCP es la encargada de procesar la información que le llega al
ordenador. El intercambio de información se tiene que hacer con los periféricos y
la UCP. Todas aquellas unidades de un sistema exceptuando la UCP se denomina
periférico, por lo que el ordenador tiene dos partes bien diferenciadas, que son: la
UCP (encargada de ejecutar programas y que esta compuesta por la memoria
principal, la UAL y la UC) y los periféricos (que pueden ser de entrada, salida,
entrada-salida y comunicaciones).

3. Las arquitecturas y los conjuntos de instrucciones se pueden
clasificar considerando los siguientes aspectos:
• Almacenamiento de operativos en la CPU: dónde se ubican los
operadores aparte de la substractora informativa (SI)
• Número de operandos explícitos por instrucción: cuántos
operandos se expresan en forma explícita en una instrucción típica.
Normalmente son 0, 1, 2 y 3.
• Posición del operando: ¿Puede cualquier operando estar en
memoria?, o deben estar algunos o todos en los registros internos
de la CPU. Cómo se especifica la dirección de memoria (modos de
direccionamiento disponibles).
• Operaciones: Qué operaciones están disponibles en el conjunto de
instrucciones.
• Tipo y tamaño de operandos y cómo se especifican.

4. PROCESADORES

5. • Son circuitos integrados que contienen todos los elementos de la
CPU. Dentro de los cuales tenemos:

9. MEMORIAS

10. El propósito del almacenamiento es guardar datos que la computadora no esté
usando. El almacenamiento tiene tres ventajas sobre la memoria:
• Hay más espacio en almacenamiento que en memoria.
• El almacenamiento retiene su contenido cuando se apaga el computador
• El almacenamiento es más barato que la memoria.
El medio de almacenamiento más común es el disco magnético. El dispositivo que
contiene al disco se llama unidad de disco (drive). La mayoría de las computadoras
personales tienen un disco duro no removible. Además usualmente hay una o dos
unidades de disco flexible, las cuales le permiten usar discos flexibles removibles.
El disco duro normalmente puede guardar muchos más datos que un disco flexible
y por eso se usa disco duro como el archivero principal de la computadora. Los
discos flexibles se usan para cargar programas nuevos, o datos al disco duro,
intercambiar datos con otros usuarios o hacer una copia de respaldo de los datos
que están en el disco duro.
Una computadora puede leer y escribir información en un disco duro mucho más
rápido que en el disco flexible. La diferencia de velocidad se debe a que un disco
duro está construido con materiales más pesados, gira mucho más rápido que un
disco flexible y está sellado dentro de una cámara de aire, las partículas de polvo
no pueden entrar en contacto con las cabezas.
La memorización consiste en la capacidad de registrar sea una cadena de
caracteres o de instrucciones (programa) y tanto volver a incorporarlo en
determinado proceso como ejecutarlo bajo ciertas circunstancias.

11. El computador dispone de varios dispositivos de memorización:
• La memoria ROM
• La memoria RAM
• Las memorias externas. Un aspecto importante de la memorización es la
capacidad de hacer ese registro en medios permanentes, básicamente los
llamados "archivos" grabados en disco.
• El acumulador
La principal memoria externa es el llamado "disco duro", que está conformado por
un aparato independiente, que contiene un conjunto de placas de plástico
magnetizado apto para registrar la "grabación" de los datos que constituyen los
"archivos" y sistemas de programas. Ese conjunto de discos gira a gran velocidad
impulsado por un motor, y es recorrido también en forma muy veloz por un
conjunto de brazos que "leen" sus registros. También contiene un circuito
electrónico propio, que recepciona y graba, como también lee y dirige hacia otros
componentes del computador la información registrada.
Indudablemente, la memoria externa contenida en el disco duro es la principal
fuente del material de información (data) utilizado para la operación del
computador, pues es en él que se registran el sistema de programas que dirige su
funcionamiento general (sistema operativo), los programas que se utilizan para
diversas formas de uso (programas de utilidad) y los elementos que se producen
mediante ellos (archivos de texto, bases de datos, etc.).

12. • Unidades de Memoria
• BIT: puede tener valore de 0 y 1, es decir sistema binario
• BYTE: son 8 Bits.
• KILOBYTE (KB) = 2 **10 bytes
• MEGABYTE (MB) = 2 ** 10 Kilobyte = 2 ** 20 Bytes
• GIGABYTE (GB) = 2** 10 Megabyte = 2** 30 Bytes
• TERABYTE (TB) =2**10 Gigabyte = 2**40 Bytes
Es necesario aclarar que las unidades son infinitas, pero las antes nombradas son
las usadas.
BIT: su nombre se debe a la contracción de Binary Digit, es la mínima unidad de
información y puede ser un cero o un uno
BYTE: es la también conocida como el octeto, formada por ocho bits, que es la
unidad básica, las capacidades de almacenamiento en las computadoras se
organiza en potencias de dos, 16, 32, 64.
Las demás unidades son solo múltiplos de las anteriores, por ello cada una de
ellas están formadas por un determinado numero de Bits.
A finales de los 80 el aumento en la velocidad de los procesadores y el aumento en
el ancho de banda requerido, dejaron rezagadas a las memorias DRAM con el
esquema original MOSTEK, de manera que se realizaron una serie de mejoras en el
direccionamiento.

13. La memoria principal o RAM
Es un tipo de módulo usado frecuentemente en servidores y equipos especiales.
Poseen circuitos integrados que se encargan de repetir las señales de control y
direcciones. Las señales de reloj son reconstruidas con ayuda del PLL que está
ubicado en el módulo mismo. Las señales de datos pasan directamente del bus de
memoria a los CI de memoria DRAM.
Estas características permiten conectar múltiples módulos de memoria (más de 4)
de alta capacidad sin que haya perturbaciones en las señales del controlador de
memoria, haciendo posible sistemas con gran cantidad de memoria principal (8 a
16 GiB). Con memorias no registradas, no es posible, debido a los problemas
surgen de sobrecarga eléctrica a las señales enviadas por el controlador, fenómeno
que no sucede con las registradas por estar de algún modo aisladas.
Entre las desventajas de estos módulos están el hecho de que se agrega un ciclo
de retardo para cada solicitud de acceso a una posición no consecutiva y por
supuesto el precio, que suele ser mucho más alto que el de las memorias de PC.
Este tipo de módulos es incompatible con los controladores de memoria que no
soportan el modo registrado, a pesar de que se pueden instalar físicamente en el
zócalo. Se pueden reconocer visualmente porque tienen un integrado mediano,
cerca del centro geométrico del circuito impreso, además de que estos módulos
suelen ser algo más altos.[]

14. DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y
SALIDA

15. Los dispositivos de E/S los usa una persona u otro sistema para comunicarse con una computadora. De hecho, a
los teclados y ratones se los considera dispositivos de entrada de una computadora, mientras que los monitores e
impresoras son vistos como dispositivos de salida de una computadora. Los dispositivos típicos para la
comunicación entre computadoras realizan las dos operaciones, tanto entrada como salida, y entre otros se
encuentran los módems y tarjetas de red.
• Entrada:
– Teclado
– Ratón
– Joystick
– Lápiz óptico
– Micrófono
– Webcam
– Escáner
– Escáner de código de barras
• Salida:
– Monitor
– Altavoz
– Auriculares
– Impresora
– Plotter
– Proyector
• Entrada/salida:
– Unidades de almacenamiento
– CD
– DVD
– Módem
– Fax
– Memory cards
– USB
– Router

16. REDES DE COMPUTADORES

17. también llamada red de ordenadores o red informática, es
un conjunto de equipos conectados por medio de cables,
señales, ondas o cualquier otro método de transporte de
datos, que comparten información (archivos), recursos (CD-
ROM, impresoras, etc.), servicios (acceso a internet, e-mail,
chat, juegos), etc.
Una red de comunicaciones es, también, un conjunto de
medios técnicos que permiten la comunicación a distancia
entre equipos autónomos (no jerárquica -master/slave-).
Normalmente se trata de transmitir datos, audio y video
por ondas electromagnéticas a través de diversos medios
(aire, vacío, cable de cobre, cable de fibra óptica, etc.).
Para simplificar la comunicación entre programas
(aplicaciones) de distintos equipos, se definió el Modelo
OSI(Open System Interconnection) por la ISO, el cual
especifica 7 distintas capas de abstracción. Con ello, cada
capa desarrolla una función específica con un alcance
definido.

18. • CLASIFICACION DE REDES
– Red de área personal (PAN)
– Red de área local (LAN)
– Red de área de campus (CAN)
– Red de área metropolitana (MAN)
– Red de área amplia (WAN)
– Red de área de almacenamiento (SAN)
• Red de área Personal (PAN): (Personal Área Network) es una red de ordenadores
usada para la comunicación entre los dispositivos de la computadora (teléfonos
incluyendo las ayudantes digitales personales) cerca de una persona. Los
dispositivos pueden o no pueden pertenecer a la persona en cuestión. El alcance
de una PAN es típicamente algunos metros. Las PAN se pueden utilizar para la
comunicación entre los dispositivos personales de ellos mismos (comunicación
intrapersonal), o para conectar con una red de alto nivel e Internet (un up link). Las
redes personales del área se pueden conectar con cables con los buses de la
computadora tales como USB y FireWire. Una red personal sin hilos del área
(WPAN) se puede también hacer posible con tecnologías de red tales como IrDA y
Bluetooth.
• Red de área local (LAN): una red que se limita a un área especial relativamente
pequeña tal como un cuarto, un solo edificio, una nave, o un avión. Las redes de
área local a veces se llaman una sola red de localización. Nota: Para los propósitos
administrativos, las LANs grandes se dividen generalmente en segmentos lógicos
más pequeños llamados los Workgroups. Un Workgroups es un grupo de
computadoras que comparten un sistema común de recursos dentro de una LAN.

19. • Red del área del campus (CAN): Se deriva a una red que conecta dos o
más LANs los cuales deben estar conectados en un área geográfica
específica tal como un campus de universidad, un complejo industrial o
una base militar.
• Red de área metropolitana (MAN): una red que conecta las redes de un
área (dos o más redes locales juntas) pero que no se extiende más allá de
los límites de la ciudad inmediata, o del área metropolitana. Los
enrutadores (routers) múltiples, los interruptores (switch) y los cubos
están conectados para crear una MAN.
• Red de área amplia (WAN): es una red de comunicaciones de datos que
cubre un área geográfica relativamente amplia y que utiliza a menudo las
instalaciones de transmisión proporcionadas por los portadores comunes,
tales como compañías del teléfono. Las tecnologías WAN funcionan
generalmente en las tres capas más bajas del Modelo de referencia OSI: la
capa física, la capa de enlace de datos, y la capa de red.
• Red de área de almacenamiento (SAN): Es una red concebida para
conectar servidores, matrices (arrays) de discos y librerías de soporte.
Principalmente, está basada en tecnología de fibra ó iSCSI. Su función es la
de conectar de manera rápida, segura y fiable los distintos elementos de
almacenamiento que la conforman.

20. • INTERNET
Una red interna específica, esta basada en una interconexión mundial de
las redes gubernamentales, académicas, públicas, y privadas basadas
sobre el Advanced Research Projects Agency Network (ARPANET)
desarrollado por WARRA del departamento de la defensa de los EE.UU.
también al World Wide Web (WWW) y designando el “Internet” con una
“I” mayúscula para distinguirlo de otros internetworks genéricos.
• INTRANET Y EXTRANET
Una red interna que se limitan en alcance a una sola organización o
entidad y que utilicen el TCP/IP Protocol Suite, el HTTP, el FTP, y los otros
protocolos y software de red de uso general en el Internet. Nota: Intranets
se puede también categorizar como el LAN, CAN, MAN, WAN.
Una configuración común de una LAN es una intranet. Los servidores web
intranet difieren de los servidores web públicos en que estos últimos no
tienen acceso a la infraestructura de una empresa sin los permisos y las
contraseñas adecuadas. En una Intranet, los servidores web están
instalados en la red y la tecnología de navegador se utiliza como frontal
común para acceder a información de tipo financiero o datos basados en
texto o gráficos almacenados en esos servidores.

21. Una Extranet es una Intranet parcialmente accesible para los
foráneos autorizados. Mientras que una Intranet reside dentro de
un firewall y es accesible solo para las personas que son miembros
de la misma empresa u organización, una Extranet proporciona
varios niveles de accesibilidad a los foráneos. Puede acceder a una
Extranet sólo si dispone de un nombre de usuario y contraseña
validos y de acuerdo a esta información, se decide que partes de la
Intranet puede ver. Las Extranets ayudan a extender el alcance de
las aplicaciones y los servicios basados en Intranet, asegurando el
acceso a empresas y usuarios externos.
Las Extranets enlazan clientes, proveedores, socios o comunidades
de interés a una intranet corporativa sobre una infraestructura
compartida utilizando conexiones dedicadas.

22. • APLICACIONES
Las Redes Metropolitanas, permiten la transmision de traficos de voz, datos y
video con garantias de baja latencia, razones por las cuales se hace necesaria la
instalación de una red de área metropolitana a nivel corporativo, para
corporaciones que cuentas con multiples dependencias en la misma área
metropolitana.
• *Nodos de red
Las redes de área ciudadana permiten ejecutar superar los 600 nodos de acceso a
la red, por lo que se hace muy eficaz para entornos públicos y privados con un
gran número de puestos de trabajo.
• *Extensión de red
Las redes de área metropolitana permiten alcanzar un diámetro en torno a los 50
km, dependiendo el alcance entre nodos de red del tipo de cable utilizado, así
como de la tecnología empleada. Este diámetro se considera suficiente para
abarcar un área metropolitana. Abarcan una ciudad y se pueden conectar muchas
entre sí, formando mas redes.
• *Distancia entre nodos
Las redes de área metropolitana permiten distancias entre nodos de acceso de
varios kilómetros, dependiendo del tipo de cable. Estas distancias se consideran
suficientes para conectar diferentes edificios en un área metropolitana o campus
privado.

23. • *Tráfico en tiempo real
Las redes de área metropolitana garantizan unos tiempos de acceso a la red
mínimos, lo cual permite la inclusión de servicios síncronos necesarios para
aplicaciones en tiempo real, donde es importante que ciertos mensajes atraviesen
la red sin retraso incluso cuando la carga de red es elevada.
Entre nodo y nodo no se puede tener, por ejemplo más de 100 kilómetros de
cable. Se puede tener en aproximación límite unos 20 km de cable, pero no se
sabe en que momento se puede perder la información o los datos mandados.
• *Integración voz/datos/vídeo
Los servicios síncronos requieren una reserva de ancho de banda; tal es el caso del
tráfico de voz y vídeo. Por este motivo las redes de área metropolitana son redes
óptimas para entornos de tráfico multimedia, si bien no todas las redes
metropolitanas soportan tráficos isócronos (transmisión de información a
intervalos constantes).
• *Alta disponibilidad
Disponibilidad referida al porcentaje de tiempo en el cual la red trabaja sin fallos.
Las redes de área metropolitana tienen mecanismos automáticos de recuperación
frente a fallos, en el caso del cable de cobre se utiliza el bonding EFM, permitiendo
la agregación de caudal en multiples cables. El bonding EFM permite a la red
recuperar la operación normal, ante la rotura de uno de los cables. Cualquier fallo
en un nodo de acceso o cable es detectado rápidamente y aislado. Las redes MAN
son apropiadas para entornos como control de tráfico aéreo, aprovisionamiento de
almacenes, bancos y otras aplicaciones comerciales donde la indisponibilidad de la
red tiene graves consecuencias.

24. • *Alta fiabilidad
Fiabilidad referida a la tasa de error de la red mientras se encuentra en
operación. Se entiende por tasa de error el número de bits erróneos que
se transmiten por la red. En general la tasa de error para fibra óptica es
menor que la del cable de cobre a igualdad de longitud. La tasa de error
no detectada por los mecanismos de detección de errores es del orden de
10-20. Esta característica permite a la redes de área metropolitana
trabajar en entornos donde los errores pueden resultar desastrosos como
es el caso del control de tráfico aéreo. La creación de redes
metropolitanas municipales, permitira a los Ayuntamientos contar con una
infraestructura de altas prestaciones, se trata de construir una
infraestructura, parecida a la de los operadores de la localidad, para
"autoprestacion", de esta forma el ayuntamiento puede conectar nuevas
sedes, usuarios remotos, videocamaras en la via publica y un largo etc.en
la vida de las tic
• *Alta seguridad
La fibra óptica y el cable, son un medio seguro, porque no es posible leer o
cambiar la señal sin interrumpir físicamente el enlace. La rotura de un
cable y la inserción de mecanismos ajenos a la red implica una caída del
enlace de forma temporal, además se requiere acceso y actuacion sobre el
cable fisico, aun que este tipo de actuaciones pasen facilmente
desapercibidas.