El documento presenta una descripción detallada de la arquitectura de ordenadores, abarcando componentes esenciales como la CPU, memoria, y unidades de entrada/salida. Se discuten diversos buses de conexión y sus funciones, así como la interactividad entre hardware y software. Además, se profundiza en la placa base, sus componentes, y la evolución de los microprocesadores a lo largo del tiempo.

1. Arquitecturas de ordenadores 2009/10. Por Fco. Villafranca Gracia, profesor del IES Barañáin (Navarra)Rev 01. 2010/11TIC`s. TECNOLOGÍA s DE LA I NFORMACIÓN Y COMUNICACIÓN

2. SumarioLa arquitectura de un ordenador la constituye las formas de construcción, interconexión y distribución física de los distintos dispositivos que conforman el equipo, principalmente: chips, tarjetas, buses y unidades de entrada y salida.Basicamente el hardware de un ordenador está constituido por.CPU, procesa los datosMemoria, almacena la informaciónUnidades I/O, periféricos que nos permiten las conexiónes con el exterior.2Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia

3. Hardware y SoftwareHardware, conjunto de dispositivos físicos que integran el ordenador: CPU, monitor, teclado, unidad e disco, etc.Software: conjunto de instrucciones, llamados programas, que dirigen los distintos componentes del ordenador. El software es el encargado de indicar al hardware como debe realizar las distintas tareas. .3Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia

4. Arquitectura de un ordenador. Estructura 1Bus de DIRECCIONESBus de DATOSBus de DATOSBus de CONTROLBus de DATOSBus de DIRECCIONES4Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia

5. Arquitectura de un ordenadorCPU 1Unidad Central de Proceso (CPU), se encarga de procesar los datos. Es el cerebro de la máquina,se encarga de recibir instrucciones y datos, de interpretarlos y de ejecutarlos.UNIDAD DE CONTROL, se encarga de dirigir y gestionar todas las operaciones que se han de realizar.UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA, se encarga de todos los cálculos y operaciones lógicas y matemáticas.RELOJ, es el encargado de sincronizar todas las instrucciones u operaciones de la CPU. Marca cuando acaba y comienza una instrucción. La rapidez de las operaciones dependerá de la velocidad del reloj. Esta velocidad se mide en MHzBus de DATOSBus de DATOS5Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia

6. Arquitectura de un ordenador. 6Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia Estructura 2ALIMENTACIONSEÑAL DE CLOCKBus de DATOSCPUACUMULADORRegistrosA LUContador de programa ( CP), InstruccionesUNIDADES I/ORAMROMBUS DE CONTROLPERIFÉRICOS

7. Datos

8. InstruccionesUnidad de controlUCBUS DE DIRECCIONESDecodificadorInstruccionesIDInterrupcionesR/WR D DBUS DE DATOSBUS DE INSTRUCCIONES

9. Arquitectura de un ordenadorMEMORIAMemoria, son dispositivos electrónicos que pueden almacenar bit lógicos (0 o 1) de forma que en cualquier instante se pueda acceder a un solo bit o a un grupo de ellos. La memoria o registro de memoría almacena siempre un nº de bits que es potencia de 2, en ella residen las instrucciones y los datos.Existen diferentes tipos de memorias, según su función.Bus de DATOSBus de DATOS7Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia

10. Arquitectura de un ordenadorI/OPuertos, o unidades de entrada salida. En los conectores de estas unidades se conectan los periféricos (monitor, ratón , etc.) que nos permiten comunicarnos con el extrerior del equipo.Bus de DATOSBus de DATOS8Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia

11. Arquitectura de un ordenadorBusesBuses, o son cables conductores que transportan señales o impulsos eléctricos (bit lógicos). Un ordenador dispone de tres buses.BUS DE DATOS, por él circulan las señales eléctricas que representan los bits o códigos de los datos (instrucciones o datos)BUS DE DIRECCIONES, por él circulan las señales eléctricas que representan los bits o códigos de las direcciones (direccionamiento de registros)BUS DE CONTROL,por el circulan las señales eléctricas que representan los bits o códigos de control (ordenes de ejecución de operaciones)Bus de DATOSBus de DATOS9Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia

12. Arquitectura de un ordenadorArquitecturasDependiendo del tipo de buses utilizado, se habla de diferentes arquitecturas de ordenadores.Bus de 8 bits, en la CPUa 8088, información transmitida por canales paralelos de 8 bits.ISA (Industry Standard Architectura): Buses de 16 bits.MCA (Micro Channel Arquitecture): permitía una ruta de datos de 32 bits. Incompatible con otras arquitecturas (tarjetas de expansión)EISA ( Ex tended Industry Standard Architectura): actualización a la ISA para poder transmitir en 32 bits. Compatible con 8 y 16 bits.VL-Bus ( Vesa Local Bus): transmisión de datos en 32 bits a más velocidad, mayor de 10 MHz.PCI (Peripheral Component Interconnect ): es independiente de la CPU, ya que entre la CPU y el bus PCI se instalará siempre un controlador de bus PCI. El bus PCI no depende del reloj de la CPU, porque está separado de ella por el controlador del bus. El actual estándar PCI autoriza frecuencias de reloj que oscilan entre 20 y 33 Mhz. Se utiliza actualmente en los PENTIUM y permite la configuración automática de los periféricos( Plug&Play).AGP (Advanced Graphic Port): este bus se utiliza exclusivamente para las tarjetas de video AGP. Se trata tambien de un bus de 32 bits.Bus de DATOSBus de DATOS10Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia

13. Como realiza una instrucción el ordenadorFuncionamientoBasicamente se realiza siguiendo estos pasosBus de DATOSBus de DATOS11Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia

14. Placa base (mainboard) o (motherboard )12Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia El microprocesador, es el elemento principal de todo ordenador, en el que se encuentran todos los aparatos y dispositivos.Fisicamente se trata de una "oblea" de un material sintético, sobre la cual existe un circuito electrónico (PCB), que conecta diversos elementos que se encuentran anclados sobre ella. Todo ello forma la placa base.

15. Placa base 13Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia Existen de diferentes formas y con diversos conectores para los periféricos. Los fabricantes han definido varios standares para evitar costes y facilitar la intercambiabilidad. En principio la calidad de las placas bases no depende del tipo de la misma.Tipos

16. Placa base (mainboard) o (motherboard )14Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia

17. Placa base 15Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia Zócalos o socketsLugar donde se instala la CPU o el microprocesador. Durante más de 10 años consistía en una pastilla cuadrada de plástico con más o menos pines se introducía con mayor o menor facilidad, desde la aparición de los Pentium II este panorama ha cambiado.Actualmente enlos Pentium IV se utiliza el Socket 775 y 939 . Actualmente microprocesadores en Slots (ranuras)Componentes

18. Placa base 16Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia Slot 1Lugar donde se conectan los Pentium (en ranuras o slot) o mas bien para desenchufar a la competencia. Es un invento de Intel., conviertiendo una arquitectura abierta en un diseño propietario. Este diseño produce la discordia entre Intel y AMD, aunque ahora actualmente son los mismos pero cada uno gestiona su propia marca.Componentes

19. Placa base 17Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia Ranuras de memoriaLugar donde se instalan la circuiteria que conforman el banco de memoria RAM del equipo. Los módulos de memoria hani do variando en tamaño, capacidad y formaSIMMDIMMRIMMComponentes

20. Placa base 18Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia Chipset de controlEl "chipset" es el conjunto (set) de chips que se encarga de controlar determinadas funciones del ordenador , como la forma en que interacciona el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de puertos PCI, AGP, USB….Componentes

21. Placa base 19Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia La BIOS (Basic Input-Output System)Es un chip donde se encuentra el programa que hace que cuando arranque el equipo da soporte al manejo de los dispositivos denomindados entrada –salida (Input-Ouput).Ademas, la BIOS conserva ciertos parametros: tipo de HD, fecha y hora del sistema, etc., los cuales los guarda enuna memoría CMOS, de muy bajo consumo y que es mantenida con una pila cuando desconectamos el ordenador.Componentes

22. Placa base 20Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia Slots para tarjetas de expansiónSon ranuras de plástico con conectores eléctricos (slots) donde se introducen las tarjetas de expansión (tarjeta de video ,de sonido, de red …..).Componentes

23. Placa base 21Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia Memoria caché o caché externaEs un tipo de memoria muy rápida que se utiliza de puente entre el micro y la memoria principal o RAM, de tal forma que los datos más utilizados se encuentren antes, acelerando el rendimiento del equipo.Todos los microprocesadores desde el 486 llevan una caché interna.Componentes

24. Placa base 22Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia ComponentesConectores externosSe trata de los conectores para periféricos externos

25. El microprocesador o CPU23Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia El microprocesador o CPUEs un chip electrónico que está formado por muchos circuitos integradosALU, operadores, registros (acumulador)UC,registros: CP, RI, FLAGS, MAR,DIBuses (dirección, control y datos)AlimentaciónReloj del SistemaDefiniciónFases de una instrucción

26. El microprocesador o CPU24Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia Como operaEjecución de una instrucción (fase de búsqueda y de ejecución)CPMARMDRIRCP contador de programaMAR, registro de direccionesMDR, registro de datosIR, registro de instrucciones

27. El microprocesador o CPU25Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia INTEL8086, buses de 8bits8088 (XT), emulaban a 16 bits80286 (AT), 16 bits80386, 32 bits; DX, SX80486, 32 bits cn coprocesador matemático y caché interna muy rápida.80586 o PENTIUM, PENTIUM PRO, PENTIUM MMX, PENTIUM II, PENETIUM III, PENTIUM 4 (GHz)EvoluciónOtros fabricantesAMD, AMD K7Power PC d, IBM, Motorola

28. La memoria26Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia Todos los periféricos deben ser conectados a través de conectores

29. La memoria27Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia RAMLugar donde el ordenador guarda los datos o instrucciones en el momento presente.Straps: líneas de activaciónBUS, direcciones,Salida instrucciones(ROM)BUS, direccionesBUS, datosR/W

30. Puertos de comunicación28Departamento de Tecnología Fco Villafranca Gracia Todos los periféricos deben ser conectados a través de algún conector, para que tengan acceso al bus interno del ordenador.