Este documento resume los conceptos clave de la organización y arquitectura de los computadores. Explica las estructuras y funciones básicas de un computador, incluyendo la unidad central de procesamiento, memoria principal, entrada/salida y sistema de interconexión. También describe la evolución histórica de los computadores desde las primeras máquinas basadas en tubos de vacío hasta los microprocesadores modernos de 64 bits. Finalmente, analiza factores como la velocidad del microprocesador, equilibrio de prestaciones y mejoras en el diseño de

1. CARRERA DE INGENIERIA EN SISTEMAS
NOMBRE:
ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
PERIODO:
Ing. Freddy Patricio Ajila Z.
MARZO 2013 – JULIO 2013
1
AREA DE LA ENERGÍA LAS
INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS
NATURALES NO RENOVABLES
EMAIL: fpajila@unl.edu.ec

2. PRIMERA PARTE

3. CAPITULO 1:
INTRODUCCION
1.11.1Organización y arquitectura deOrganización y arquitectura de
computadorcomputador
1.2.1.2.Estructura y funcionamientoEstructura y funcionamiento
1.3.Porque estudiar la organización y1.3.Porque estudiar la organización y
estructura de los computadoresestructura de los computadores??

4. 1.1 ORGANIZACION Y
ARQUITECTURA
La Arquitectura se refiere a los atributos que tienen
un impacto directo en la ejecución de un programa
entre estos atributos se encuentran:
-El conjunto de instruciones
-El numero de bits usados para representar los datos
numericos, caracteres, etc.
- Mecanismos de Entrada/Salida
- Tecnicas para direcionamiento de memoria

5. 1.1 ORGANIZACION Y
ARQUITECTURA
La Organizacion se refiere a las unidades funcionales y
sus interconexiones. Entre los atributos de la
organización se incluyen
-Senales de control
-Interfaces entre el computador y los perifericos
-Tecnología de memoria usada

6. 1.2 ESTRUCECTURATURA
Y FUNCIONAMIENTO
ESTRUCTURA:
Forma como se relacionan los componentes unos con
otros.

7. Existen cuatro componentes estructurales
principales:
Unidad Central de procesamiento (CPU):
Controla el funcionamiento del computador y
se encarga del procesamiento de datos.
Memoria principal: Almacena Datos
E/S : Transfiere datos entre el computador y el
entorno externo
Sistema de Interconexión: proporciona la
comunicación entre la CPU, memoria principal
y la E/S.

8. El Computador:
Estructura del nivel
superior

9. El componente mas complejo e interesante es la
CPU y sus principales componentes estructurales
son:
Unidad de Control: Controla el funcionamiento de
la CPU y por lo tanto de todo el computador.
Unidad aritmético-lógica (ALU): Es la encargada
del procesamiento de datos del computador.
Registros: Proporcionan almacenamiento interno
a la CPU.
Interconexiones CPU: son los mecanismos que
proporcionan comunicación entre la unidad de
control, la ALU y los registros.

10. Unidad Central de
Procesamiento o CPU

11. Unidad de Control

12. FUNCIONAMIENTO
Operación individual de los componentes como
parte de su estructura. Existen cuatro funciones
básicas que un computador puede llevar a cabo:
– Procesamiento de datos
– Almacenamiento de datos
– Transferencia de datos
– Control

13. Visión Funcional del
computador

14. Transferencia de datos

15. Almacenamiento

16. Procesamiento de datos
Internos

17. Procesamiento de datos en transito

18. 1.3 PORQUE ESTUDIAR LA
ORGANIZACIÓN Y
ARQUITECTURA DE LOS
COMPUTADORES?
EL computador es el corazón de la informatica.
Todos los estudiantes de informática deben en
cierta medida comprender y valorar los
componentes funcionales de un computador, sus
características, su funcionamiento e interacciones.
Una buena comprensión de estos conceptos será
util en otras áreas de estudio y en un futuro
laboral.

19. CAPITULO 2: EVOLUCION
Y PRESTACIONES DE LOS
COMPUTADORES
2.1 Breve historia de los2.1 Breve historia de los
computadores.computadores.
2.2.Diseno buscando mejores2.2.Diseno buscando mejores
prestacionesprestaciones
2.3.Evolución del Pentium y del2.3.Evolución del Pentium y del
Power PC.Power PC.

20. 2.1 BREVE HISTORIA DE
LOS COMPUTADORES
Puntos Clave:
•Incremento en la velocidad del
procesador (menor distancia – mayor
velocidad)
•Disminución en tamaño de componentes
(multiprocesadores)
•Aumento de capacidad memoria (8GB)
•Aumento velocidad de entrada salida
(puertos USB)
•Velocidad procesador > tiempo acceso
memoria (memoria cache)

21. PRIMERA GENERACION: LOS TUBOS DE
VACIO (Von Neuman 1946)
Computador de programa-almacenado
IAS
Estructura:
•Memoria Prncipal (datos, instruciones)
•ALU (operaciones binarias)
•UNIDAD DE CONTROL (interpreta
instruciones y ejecuta)
•UNIDAD E/S

22. Estructura del
computador IAS
Desde 1952, prototipo serie
computadoras proposito general

23. Memoria del IAS
• La memoria del IAS consistía en 1000
posiciones de almacenamiento llamados
palabras, de 40 bits cada uno.
• Tanto los datos como las instrucciones se
almacenaban allí.

24. MEMORIA IAS

25. • Registro temporal de memoria (buffer) MBR.
Actualmente se suele denominar MDR.
• Registro de dirección de Memoria MAR.
• Registro de instrucción IR.
• Registro Temporal de Instruccion IBR
• Contador de programa PC
• Acumulador AC
• Multiplicador Cosiente MQ
Registros del IAS

26. Estructura ampliada del IAS

27. Diagrama de Flujo

29. SEGUNDA GENERACION: LOS
TRANSISTORES (Laboratorios Bell 1947)
Mas pequeno, mas barato, disipa menos
calor, dispositivo solido hecho con
silicio.
•Comercial al final de los 50
•Series IBM 700 y 7000

31. TERCERA GENERACION: LOS
CIRCUITOS INTEGRADOS (1958)
•Revoluciona la electrónica y nace la
microelectronica
•Componentes mas pequenos y mas
rapidos
•1964 IBM lanza Sistema/360.
•IBM lider absoluto con el 70 % ventas

32. Ley de Moore : numero de transistores
por chip se duplicaria por ano y se
mantendria en el futuro

33. Estructura de bus IBM (96 hilos) para
control direccionamiento y datos.
Arquitectura universal para mini y
microcomputadores

34. ULTIMAS GENERACIONES: (1970)
Memoria Semiconductora (chips de
circuitos integrados)
•Capacidad 256 bits
•Maquinas mas pequenas y rapidas
•Memorias semiconductoras de 1k, 4k,
16k, 64k, 256k, 1M, 4M, 16M, 64M, 256M.
•Ahora 1Gbit en un solo Chip
Microprocesadores (1971 )
•Todos los componentes del CPU en un
solo Chip (UC,ULA, Registros,

36. 2.2 DISENO BUSCANDO MEJORES
PRESTACIONES
• El precio de los computadores continúa cayendo año tras año,
mientras sigue creciendo su capacidad y prestaciones (potencia)
• Las aplicaciones domésticas y de oficina cada vez requieren más
potencia: procesamiento de imágenes, reconocimiento del habla,
vídeo-conferencias, aplicaciones multimedia, almacenamiento de
ficheros con voz y vídeo, etc.
• Servidores para grandes volúmenes de transacciones y
procesamiento de bases de datos en redes cliente servidor.
• Sin embargo, los bloques básicos de los computadores de hoy son
prácticamente los mismos que los de los computadores de hace casi
50 años (IAS)
• Las técnicas para sacar el máximo rendimiento de los componentes
se han vuelto cada vez más sofisticadas

37. Factores en diseño de mejores prestaciones
• Velocidad de Microprocesador
• Equilibrio de Prestaciones
• Mejoras en la organización y arquitectura de
chips

38. Velocidad del Microprocesador
– Predicción de Ramificación
– Análisis del flujo de datos
– Ejecución Especulativa
precaptar la instrucciónprecaptar la instrucción
dependencia de instruccionesdependencia de instrucciones
para organización optimizadapara organización optimizada
ejecutar instrucciones antesejecutar instrucciones antes
de que aparezcan ende que aparezcan en
la ejecución de un programala ejecución de un programa

39. Equilibrio de prestaciones
• Existe una desigualdad de prestaciones entre
microprocesador y memoria principal. Si la memoria no
logra mantener las demandas del procesador, este se
detiene

40. Equilibrio de prestaciones
• Computadores mas rápidos demanda periféricos E/S mas
rápidos

41. Soluciones Mejorar Prestaciones
• Incrementar ancho de palabra 64 bits
• Incluir cache u otro esquema de almacenamiento
temporal en memoria principal
• Aumentar tamaño y velocidad de caches entre
procesador y memoria principal para reducir la
frecuencia de acceso a MP.
• Incrementar ancho de banda, usando buses más
rápidos

42. 2.3 EVOLUCION DEL PENTIUM Y PowerPC
PENTIUM
Intel el nro 1 durante decadas
Intel desarrollaba 1 microprocesador cada 4
anos
Desde 1991 hasta hoy produce 1
microprocesador cada 2 o 1 ano
Los mas destatacados:
8080 (8 bits)
8086 (16 bits)
80286 (16 bits)
80386 (32bits)
80486 (32 bits)

43. Pentium (32 bits)
Pentium Pro (32 bits)
Pentium II (32 bits, procesa eficiente video,
audio, graficos )
Pentium III (32bits, graficos 3D)
Pentium IV (32 bits)
Itanium (64 bits)
Dual Core y Core 2 Duo (64 bits)
Core I3 (64 bits)
Core I5 (64 bits)
Core I7 (64 bits)

44. 2.3 EVOLUCION DEL PENTIUM Y PowerPC
4bits
8bits
16bits
32bits
64bits
32bits
32bits
64bits

45. Primer chip multiprocesador nace en 2001
(POWER4 IBM)

46. Preguntas de repaso

47. Bibliografía
https://www.youtube.com/watch?v=ynT-xc4GM7I
http://www.slideshare.net/videoconferencias/arquitectu
ra-de-computadores-2579579
Organización y arquitectura de computadores, William
Stalling.7ma Edición, 2007
http://www.intel.com/

48. 48
Esta obra está bajo la licencia Creative Commons de
Reconocimiento, No Comercial, Sin Obras Derivadas,
Ecuador 3.0
www.creativecommons.org
Universidad Nacional de Loja