Este documento analiza los temas de la unidad 1 de arquitectura de computadores. Explica las diferencias entre organización y arquitectura, el funcionamiento y estructura básica de los computadores, la evolución histórica de los computadores desde la era mecánica hasta la cuarta generación, los tipos de computadores, métricas de rendimiento y componentes como la memoria, buses y entrada/salida. Finaliza con una bibliografía de referencias.

1. ANÁLISIS DE LOS TEMAS DE LA UNIDAD 1
ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Por:
WILMER MANUEL AMÉZQUITA OBANDO
Código: 80378556
No. Grupo: 24
Tutor:
JESÚS EMIRO VEGA
UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA - UNAD
ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS TECNOLOGÍA E INGENIERÍA
Bogotá, Octubre de 2013

2. ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
DIFERENCIAS ENTRE ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Organización de computadores Arquitectura de computadores
Unidades funcionales y sus interconexiones. Atributos de un sistema, visibles para el
programador.
Permite establecer las especificaciones
arquitectónicas de un sistema.
Atributos que tienen impacto en la ejecución lógica
de un programa.
ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPUTADORES
FUNCIONAMIENTO DE LOS COMPUTADORES
A continuación se muestra gráficamente las cuatro funcionalidades básicas de un computador:
Procesamiento de datos.
Almacenamiento de Datos
Transferencia de datos
Control de los procesos.
ESTRUCTURA DE LOS COMPUTADORES
A continuación se muestran los componentes estructurales del computador:
CPU
Realiza funciones de procesamiento de datos. Sus
componentes estructurales son:
Unidad de Control, Unidad Aritmético-Lógica, Registros e
Interconexiones CPU.

3. Memoria Principal
Permite almacenar datos.
Dispositivos E/S
Permite transferir datos entre el computador y el entorno externo y
viceversa.
Sistema de Interconexión
Sistema que permite la comunicación entre la CPU, la memoria principal y
los dispositivos E/S.

4. EVOLUCIÓN DE LOS COMPUTADORES
LA ERA MECÁNICA
LA PASCALINA
Máquina mecánica construida por Blaise Pascal para realizar
adiciones.
LA MÁQUINA DIFERENCIAL
Charles Babbage diseñó la primera máquina procesadora de información,
capaz de auto controlar su funcionamiento. Ésta máquina podía resolver
ecuaciones polinómicas mediante el cálculo de diferencias sucesivas entre
conjuntos de números.
LAS LEYES DEL PENSAMIENTO
George Boole publica las leyes del pensamiento sobre las cuales se basan
las teorías matemáticas de lógica y probabilidad.
LA PRIMERA GENERACIÓN DE COMPUTADORES
LAS MÁQUINAS TABULADORAS
En 1890 se utilizó una máquina desarrollada por Herman
Hollerit, que consistía en un sistema eléctrico de tarjetas
perforadas basado en la lógica de Boole, para tabular el censo
del año 1890 en los Estados Unidos.
En 1910 el sistema de Hollerit se cambió por uno
desarrollado por James Powers.
PROBLEMAS MATEMÁTICOS
El interés en resolver los problemas matemáticos propuestos por David
Hilbert, impulsó el desarrollo de nuevos modelos de computadora como
el de Alan Turing quien a través de su Máquina de Turing demostró que
había problemas tales que una máquina no podía resolver.
Claude Shannon demostró como las operaciones booleanas elementales
se podían representar mediante circuitos conmutadores eléctricos y
cómo la combinación de estos circuitos podía representar operaciones
aritméticas y lógicas complejas.
LA SEGUNDA GUERRA MUNDIAL
Al desencadenarse la segunda guerra mundial, la necesidad de realizar
cálculos balísticos y descifrar los mensajes del enemigo, impulsó el
desarrollo de las computadoras. Entre 1943 y 1946 se construyó el
ENIAC (Computador Electrónico de Propósito General) por John W.
Mauchly y J. Presper Eckert, basándose en las ideas del profesor John
Vincent Antanasoff y con la consultoría de John Von Newman, quién es el
autor junto con Arthur Burks y Herman Goldstine de la arquitectura de
todos los computadores que se han construido desde 1946. En ENIAC
ocupaba una superficie de 167 m2 y operaba con un total de 17468

5. válvulas electrónicas o tubos de vacío.
LA SEGUNDA GENERACIÓN DE COMPUTADORES
EL TRANSISTOR
La invención del transistor permitió reducir el tamaño de las
computadoras y aumentar su velocidad de procesamiento.
INTELIGENCIA ARTIFICIAL
Alan Turing publica el artículo Computing Machinery and Intelligence en la
revista Mind, el cual desató el interés en la Inteligencia Artificial.
LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
Grace Murray Hooper desarrolla COBOL en 1959, y en 1957 John Backus
desarrolla el primer compilador para FORTRAN. En la actualidad COBOL
sigue estando vigente y se siguen construyendo aplicaciones en este
lenguaje de programación; por su parte FORTRAN no es muy utilizado
actualmente por fuera de los campos científicos y del análisis numérico,
aunque permanece como el lenguaje preferido para desarrollar
aplicaciones de computación numérica de alto rendimiento.
LA TERCERA GENERACIÓN DE COMPUTADORES
EL CIRCUITO INTEGRADO
La aparición de los circuitos integrados permite producir
computadoras más pequeñas y rápidas con velocidades de
hasta un millón de operaciones en coma flotante por segundo.
EL PRIMER MICROPROCESADOR
Fue desarrollado por Intel en 1971; tenía su propia Unidad Aritmético
Lógica, su propia unidad de control y 2 chips de memoria.
LENGUAJES DE PROGRAMACIÓN
El profesor Niklaus Wirth desarrolla el lenguaje PASCAL.

6. LA CUARTA GENERACIÓN DE COMPUTADORES
EL ORDENADOR PERSONAL
El primer ordenador personal fue el Altair 8800, al cual se le
instaló un software desarrollado en BASIC por Bill Gates y
Paul Allen.
EL PRIMER COMPUTADOR CON GRÁFICOS A COLOR
En 1977 se lanzó el Apple II, el primer computador con gráficos a color y
carcasa de plástico que permitió la consolidación de Apple Company.
LAS GRANDES COMPAÑÍAS
Nace Microsoft después de que Bill Gates y Paul Allen desarrollan el
lenguaje Altair BASIC para el Altair 8800.
En 1976 nace Apple Computer al comercializarse el Apple I.
TIPOS DE COMPUTADORES
MACROCOMPUTADORA
También denominada Mainframe es una supercomputadora utilizada a
nivel empresarial para el manejo de grandes cantidades de información en
poco tiempo. Son muy costosas y deben contar con condiciones especiales
para su funcionamiento.
MINICOMPUTADORAS
Son computadoras desarrolladas para satisfacer las necesidades de
pequeñas empresas o de grandes departamentos en grandes compañías.
Una minicomputadora es un sistema multiproceso capaz de soportar de 10
a 200 usuarios simultáneamente.
MICROCOMPUTADORAS
Son computadoras personales que tuvieron su origen con el surgimiento
del microprocesador. Estos computadores cuentan con puertos de
expansión que permiten adicionar características de hardware y software
para ampliar sus funcionalidades. Actualmente este tipo de computadores
son muy potentes y ofrecen gran rendimiento para el manejo de
información personal que va desde el desarrollo de software hasta el
diseño gráfico y diseño y ejecución de juegos.
LAPTOPS
Son computadoras diseñadas para ser transportadas constantemente de
un lugar a otro, se alimentan por medio de baterías recargables y traen
integrada una pantalla de cristal líquido. Ofrecen características similares
a los PC de escritorio en cuanto a rendimiento.

7. DISPOSITIVOS MÓVILES
La tendencia en la actualidad es a la utilización de dispositivos móviles que
son computadoras con cierto poder de procesamiento y almacenamiento
de datos que se caracterizar por una interfaz de tipo touch que le permite
al usuario manipular el dispositivo por medio de su pantalla. Estos
dispositivos manejan sistemas operativos especializados y soportan
conexiones con otros dispositivos de más alto rendimiento de tipo PC;
ofrecen acceso a internet y la posibilidad de ejecutar programas. Algunos
vienen integrados con teléfonos celulares.
EL COMPUTADOR
EL PAPEL DEL RENDIMIENTO
El rendimiento de un computador está dado por el rendimiento y el tiempo de ejecución. El rendimiento
óptimo se logra en un escenario en el cual el rendimiento aumenta al máximo y el tiempo de ejecución se
reduce al mínimo. El tiempo es la medida de rendimiento del computador.
MEDIDAS DE RENDIMIENTO
Tiempo de Reloj: También denominado tiempo de respuesta, es el tiempo total que toma la realización de
una tarea, incluyendo acceso al disco, acceso a memoria, actividades de Entrada/Salida y gastos de Sistema
Operativo.
Tiempo de CPU: Es el tiempo que el procesador emplea en la realización específica de la tarea sin contar el
tiempo de espera de Entrada/Salida o de otros programas.
MÉTRICAS DE RENDIMIENTO
Tiempo de Ejecución CPU para un programa:
Ciclos del Reloj CPU para un programa * Duración del ciclo del reloj.
Tiempo de Ejecución CPU para un programa:
Ciclos del Reloj CPU para un programa / Frecuencia del reloj
BUSES DEL SISTEMA
BUS PARALELO
El bus paralelo presenta unas funciones en líneas dedicadas:
Bus de Direcciones o Líneas de Dirección: Indican la posición de memoria
o el dispositivo con el que se desea establecer conexión.
Bus de Control o Líneas de Control: Envían señales de arbitraje entre los
dispositivos que interconecta.
Bus de Datos o Línea de Datos: Transmite los bits de forma aleatoria.

8. BUS SERIAL
En este tipo de bus, los datos son enviados Bit a Bit y se reconstruyen por medio de registros o rutinas de
software.
LA MEMORIA
Cuando se desea ejecutar un programa, el sistema operativo carga el programa en la memoria RAM desde
un dispositivo de almacenamiento externo. Cuando el programa está cargado en la memoria, el procesador
ejecuta las líneas del programa.
Ancho de Banda: Velocidad total a la que se pueden transferir datos entre la memoria y el procesador.
Ancho de Banda = Rendimiento * Cantidad de datos a los que se accede en cada operación
SEGMENTACIÓN
La segmentación consiste en atender varias tareas de manera concurrente para dar la impresión de que
estas se están ejecutando paralelamente. Así, como se visualiza en el ejemplo, la tarea 1 se ejecuta primero,
luego se ejecuta un segmento de la tarea 2 y luego un segmento de la tarea tres, posteriormente se ejecuta
el segundo segmento de la tarea 2 y por último, el segundo segmento de la tarea tres.
PARALELISMO
Se consigue incorporando varias memorias al bus de memoria del procesador lo que permite que existan
varios accesos de memoria en paralelo. Mientras una memoria atiende una petición, la siguiente petición se
le asigna a otra memoria disponible y así sucesivamente.

9. JERARQUÍA DE MEMORIA
Según la jerarquía de memoria ilustrada en el gráfico de la pirámide, en la cúspide están los registros de la
CPU a los cuales se accede a la velocidad máxima de la CPU, aunque su capacidad de almacenamiento es
muy pequeña. A medida que se desciende por la pirámide, aumenta el tiempo de acceso a la memoria y
aumenta también la capacidad de almacenamiento de cada uno de los dispositivos. En la siguiente gráfica se
compara el tiempo de acceso y la capacidad de almacenamiento. En este se observa que el tiempo de
acceso a memoria de los dispositivos es directamente proporcional a su capacidad de almacenamiento:
CPU
Caché
Memoria
Disco

10. TECNOLOGÍAS DE MEMORIA
Memoria SRAM Memoria DRAM
Los valores almacenados en la
memoria permanecen en ella
indefinidamente siempre y cuando
exista alimentación de corriente.
Van perdiendo sus valores
almacenados a medida que pasa el
tiempo.
El núcleo de la celda consiste en dos
inversores conectados el uno a la salida
del otro.
Utiliza un condensador para el
almacenamiento de datos.
Son más rápidas que las memorias
DRAM.
Son más lentas que las memorias
SRAM
No requiere refrescar la información
almacenada.
Requieren refrescar el contenido de sus
celdas para evitar la pérdida de la
información almacenada.
No maneja especificación de filas y
columnas.
Requiere la entrada de filas y columnas
para especificar una dirección de
memoria
Señal RAS: Utilizada por la tecnología DRAM, indica que se está enviando la
dirección de la Fila.
Señal CAS: Utilizada por la tecnología DRAM, indica que se está enviando la
dirección de la Columna.
1
10
100
1000
0 0.0000005 0.000001 0.0000015 0.000002
CapacidaddeAlmacenamiento
Tiempo de Acceso
Tiempo de Acceso Vs Capacidad de
Almacenamiento
CPU
Caché
Memoria
Disco

11. ENTRADA/SALIDA
Cualquier dispositivo de Entrada/Salida requiere una interfaz para conectarse con la CPU la cual define la
manera como se van a entender el procesador y el controlador del dispositivo. La interfaz de Entrada Salida
tiene la función de controlar la comunicación de la CPU con los periféricos.
SOFTWARE OPERATIVO
Es el conjunto de programas que controlan el funcionamiento del software y administra los recursos de
hardware. Entre estos, el más importante es el sistema operativo que es un programa o conjunto de
programas de control que facilitan el uso del computador con el objetivo de utilizar eficientemente sus
recursos.
BIBLIOGRAFÍA
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http://es.wikipedia.org/wiki/Alan_Turing
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Wikipedia. (3 de octubre de 2013). Wikipedia. Recuperado el 12 de octubre de 2013, de Apple I:
http://es.wikipedia.org/wiki/Apple_I