El Cerebro del Computador
El Cerebro del Computador
MICROPROCESADORES
La Computadora (y su Microprocesador)(La Tecnologa en
Miniatura)
INTRUCCIONES DEL COMPUTADORUna computadora, tambin llamada
(ordenador o computador) es un sistema digital con tecnologa
microelectrnica, capaz de recibir y procesar datos a partir de un
grupo de instrucciones denominadas programas, y finalmente
transferir la informacin procesada o guardada en algn tipo de
dispositivo o unidad de almacenamiento.Arquitectura (elementos
bsicos) de un computadorLa arquitectura Eckert-Mauchly describe una
computadora con 4 secciones principales: La unidad lgica y
Aritmtica(ALU) La unidad de control La Memoria y los Dispositivos
de entrada y salida (E/S). Estas partes estn interconectadas por un
conjunto de cables denominados buses.
FUNCIONAMIENTOUna computadora slo se disea con un nmero limitado
de instrucciones bien definidas. Las instrucciones dentro del
computador se representan mediante nmeros.El conjunto de
instrucciones que puede realizar un computador se conoce como
lenguaje mquina o cdigo mquina.En la prctica, no se escriben las
instrucciones para los computadores directamente en lenguaje
mquina, sino que se usa un lenguaje de programacin de alto nivel
que se traduce despus al lenguaje de la mquina automticamente, a
travs de programas especiales de traduccin (intrpretes y
compiladores). Algunos lenguajes de programacin representan de
manera muy directa el lenguaje de mquina, como el lenguaje
ensamblador (lenguajes de bajo nivel) y. por otra parte, los
lenguajes como java, se basan en principios abstractos muy alejados
de los que hace la mquina en concreto(lenguajes de alto nivel).
Muchos programas de computador contienen millones de
instrucciones que se ejecutan a gran velocidad; una computadora
personal en el ao 2003 puede ejecutar de 2000 a 30000 millones de
instrucciones por segundo.
Cmo saber las velocidades de un procesador?
Se le llama Hz(Hercio) a UN CICLO por UN SEGUNDO, entendiendo
como ciclo la repeticin de "algo" , es decir, cuntas veces ESE
ciclo SE HACE en un segundo... cuntas veces ese algo se repite o se
completa a lo largo de un segundo?es "algo" se hace 1,2 3 veces en
un segundo?, por ejemplo, un corazn en estado normal late a 1 Hz (1
ciclo por segundo, o en ste caso sera "un latido por segundo", ese
algo repetitivo es cada latido) y cuando uno est emocionado el
corazn se acelera y late ms rpido digamos a 4Hz ( ahora en un
segundo ese "algo" se hace cuatro veces),y as sucesivamente .
Ahora, 1 GHz equivale a.... 1 billn de ciclos por segundo! (1,
000, 000, 000,000 Hz), en ste caso ese "algo" ya no es un latido,
sino una onda electromagntica, esa onda se repite 1 billn de veces
en un nfimo segundoEntonces el Hz (o MHz, GHz, que vienen a ser slo
mltiplos del Hz) es una unidad que MIDE la FRECUENCIA con la que
ocurre cierto evento (la frecuencia con la que ocurre cada
ciclo).
"El Hz sirve para medir la frecuencia con la que ocurre 'algo'
en un segundo.
En Informtica representa cuantas instrucciones puede ejecutar el
microprocesador por segundo (instrucciones de la mquina claro),
supongamos que cierto programa requiere 200 instrucciones para X
cosa, entonces la velocidad del procesador precisamente indica
cuntas instrucciones por segundo puede ejecutar, a ms velocidad
esas instrucciones las ejecuta ms rpido.
Ejemplo: Un Procesador a 2GHz quiere decir que ejecuta 2
billones de instrucciones por segundo.La velocidad del procesador
se mide en GHz, por ejemplo: 2.53 GHz.
El procesador ms rpido del mundo es de Intel y tiene 3333 GHz
pero, un buen procesador con una buena velocidad seria entre 2.53 y
2.66 para usos domsticos. HERTZ,es la cantidad de ondas en un
intervalo de tiempo en un segundo,,o sea que una '' ONDA'' Seno
empieza en cero y termina en 360, es se le conoce como Ciclo, y a
su vez onda,,
la electricidad domestica viaja en ondas de 50 o 60 veces por
segundo, o sea 50-60 HzLa radio Fm viaja a MHz o sea a miles de
herzt por segundo por eso 101.0 MHz de FmLas seales elctricas
viajan a GHz, o sea a millones de Hertz x segundo, eso es lo que
hace tu CPU para codificar millones de 100101011010101 en un
segundo
Arquitectura de Von Neumann
Arquitectura de HarvardEl Harvard Mark I o Mark I fue el primer
ordenador electromecnico construido en la Universidad Harvard por
Howard H. Aiken en 1944, con la subvencin de IBM. Tena 760.000
ruedas y 800 kilmetros de cable y se basaba en la mquina analtica
de Charles Babbage.El computador Mark I empleaba seales
electromagnticas para mover las partes mecnicas. Esta mquina era
lenta (tomaba de 3 a 5 segundos por clculo) e inflexible (la
secuencia de clculos no se poda cambiar); pero ejecutaba
operaciones matemticas bsicas y clculos complejos de ecuaciones
sobre el movimiento parablico de proyectiles.Funcionaba con rels,
se programaba con interruptores y lea los datos de cintas de papel
perforado.
Una visin tpica de una arquitectura de computadora como una
serie de capas de abstraccin (forma de ocultar los detalles de
implementacin de ciertas funcionalidades):
Hardware, Firmware: Es un bloque de instrucciones de programa
para propsitos especficos, grabado en una memoria de tipo no voltil
(ROM, EEPROM, flash, etc), que establece la lgica de ms bajo nivel
que controla los circuitos electrnicos de un dispositivo de
cualquier tipo. Al estar integrado en la electrnica del dispositivo
es en parte hardware, pero tambin es software, ya que proporciona
lgica y se dispone en algn tipo de lenguaje de programacin.
Funcionalmente, el firmware es el intermediario (interfaz) entre
las rdenes externas que recibe el dispositivo y su electrnica, ya
que es el encargado de controlar a sta ltima para ejecutar
correctamente dichas rdenes externas.
Ensamblador:
El lenguaje ensamblador, o assembler (assembly language en ingls
) es un lenguaje de programacin de bajo nivel para los
computadores, microprocesadores, microcontroladores, y otros
circuitos integrados programables. Implementa una representacin
simblica de los cdigos de mquina binarios y otras constantes
necesarias para programar una arquitectura dada de CPU y constituye
la representacin ms directa del cdigo mquina especfico para cada
arquitectura legible por un programador. Esta representacin es
usualmente definida por el fabricante de hardware, y est basada en
los mnemnicos que simbolizan los pasos de procesamiento (las
instrucciones), los registros del procesador, las posiciones de
memoria, y otras caractersticas del lenguaje. Un lenguaje
ensamblador es por lo tanto especfico a cierta arquitectura de
computador fsica (o virtual). Esto est en contraste con la mayora
de los lenguajes de programacin de alto nivel, que, idealmente son
portables
Muchos sofisticados ensambladores ofrecen mecanismos adicionales
para facilitar el desarrollo del programa, controlar el proceso de
ensamblaje, y la ayuda de depuracin. Particularmente, la mayora de
los ensambladores modernos incluyen una facilidad de macro
(descrita ms abajo), y son llamados macro ensambladores.Fue usado
principalmente en los inicios del desarrollo de software, cuando an
no se contaba con potentes lenguajes de alto nivel y los recursos
eran limitados. Actualmente se utiliza con frecuencia en ambientes
acadmicos y de investigacin, especialmente cuando se requiere la
manipulacin directa de hardware, altos rendimientos, o un uso de
recursos controlado y reducido.Muchos dispositivos programables
(como los microcontroladores) an cuentan con el ensamblador como la
nica manera de ser manipulados.
Programa hecho en Assembler.
Memoria de solo lectura que contiene el BIOS de una vieja placa
base.
Kernel:
Ncleo (informtica)En informtica, un ncleo o kernel (de la raz
germnica Kern) es un software que constituye la parte ms importante
del sistema operativo.[1] Es el principal responsable de facilitar
a los distintos programas acceso seguro al hardware de la
computadora o en forma ms bsica, es el encargado de gestionar
recursos, a travs de servicios de llamada al sistema. Como hay
muchos programas y el acceso al hardware es limitado, tambin se
encarga de decidir qu programa podr hacer uso de un dispositivo de
hardware y durante cunto tiempo, lo que se conoce como
multiplexado. Acceder al hardware directamente puede ser realmente
complejo, por lo que los ncleos suelen implementar una serie de
abstracciones del hardware. Esto permite esconder la complejidad, y
proporciona una interfaz limpia y uniforme al hardware subyacente,
lo que facilita su uso al programador.TcnicaCuando se aplica
voltaje al procesador de un dispositivo electrnico, ste ejecuta un
reducido cdigo en lenguaje ensamblador localizado en una direccin
concreta en la memoria ROM (direccin de reset) y conocido como
reset code, que a su vez ejecuta una rutina con la que se
inicializa el hardware que acompaa al procesador. Tambin en esta
fase suele inicializarse el controlador de las interrupciones.
Finalizada esta fase se ejecuta el cdigo de arranque (startup
code), tambin cdigo en lenguaje ensamblador, cuya tarea ms
importante es ejecutar el programa principal (main()) del software
de la aplicacin [] Sistema operativo y aplicaciones.
Nota :En 1944 IBM construye el dispositivo de Howard Aiken y lo
llama MARK I (primer calculador universal con 3300 reles) tenia 51
pines de largo, 8 pines de alto, 750000 partes y un recorrido de
500 millas de cables.
En 1946 John Von Neumann introdujo el concepto de programa
almacenado, es decir la memoria para almacenar los datos junto con
las instrucciones de programa.Nace la nocin del Software
En 1947 John Muchly y Presper Eckeert culminan la construccin de
la primera computadora completamente electrnica llamada ENIAC
En 1976 Steven Wozniack y Steven Jobs fueron amigos desde la
escuela secundaria y ambos se haban interesado mucho en la
electrnica.Wozniak trabaj en Hewlett Packard y Jobs en ATARI).
Wozniak se haba dedicado un buen tiempo al diseo de computadoras y
finalmente en 1976 construyo la que se convertira en la Apple
I.Steven Jobs con una visin futurista presiono a Wozniack para
tratar de vender los equipos recin inventados y el 1ro de Abril de
1976 naci Apple Computer.
En 1981 IBM introduce el primer ordenador personal al mercado.
Ese mismo da la primera computadora es infectada por un virus
Las computadoras han cambiado con el paso de los tiempos, se han
perfeccionado en su velocidad, en el suministro de energa y
eficiencia.
1ra Generacin: (Tubos de vaco que aparecieron en 1904)2da
Generacin: (Transistores)3ra Generacin :(Circuitos Integrados
(Chips) Tecnologa SSI(Small Scale Integration -1000
transistores)4ta Generacin :(Tecnologa LSI(Large Scale INTEGRATION
-65000 Transistores)5ta Generacin: Quinta Generacin y la
Inteligencia Artificial (1982 - Actualidad)
El propsito de la Inteligencia Artificial es equipar a las
Computadoras con "Inteligencia Humana" y con la capacidad de
razonar para encontrar soluciones. Otro factor fundamental del
diseo, la capacidad de la Computadora para reconocer patrones y
secuencias de procesamiento que haya encontrado previamente,
(programacin Heurstica) que permita a la Computadora recordar
resultados previos e incluirlos en el procesamiento, en esencia, la
Computadora aprender a partir de sus propias experiencias usar sus
Datos originales para obtener la respuesta por medio del
razonamiento y conservar esos resultados para posteriores tareas de
procesamiento y toma de decisiones. El conocimiento recin adquirido
le servir como base para la prxima serie de
soluciones.Caractersticas Principales: Mayor velocidad. Mayor
miniaturizacin de los elementos. Aumenta la capacidad de memoria.
Multiprocesador (Procesadores interconectados). Lenguaje Natural.
Lenguajes de programacin: PROGOL (Programming Logic) y LISP (List
Processing). Mquinas activadas por la voz que pueden responder a
palabras habladas en diversas lenguas y dialectos. Capacidad de
traduccin entre lenguajes que permitir la traduccin instantnea de
lenguajes hablados y escritos. Elaboracin inteligente del saber y
nmero tratamiento de datos. Caractersticas de procesamiento
similares a las secuencias de procesamiento Humano. La Inteligencia
Artificial recoge en su seno los siguientes aspectos fundamentales:
Los sistemas expertos, el lenguaje natural, la robtica y el
reconocimiento de la voz. Estos aspectos se explican a continuacin:
a.-) Sistemas expertosUn sistema experto no es una Biblioteca (que
aporta informacin), sino un consejero o especialista en una materia
(de ah que aporte saber, consejo experimentado).Un sistema experto
es un sofisticado programa de computadora, posee en su memoria y en
su estructura una amplia cantidad de saber y, sobre todo, de
estrategias para depurarlo y ofrecerlo segn los requerimientos,
convirtiendo al sistema en un especialista que est
programado.Duplica la forma de pensar de expertos reconocidos en
los campos de la medicina, estrategia militar, exploracin
petrolera, etc... Se programa a la computadora para reaccionar en
la misma forma en que lo haran expertos, hacia las mismas
preguntas, sacaba las mismas conclusiones inciales, verificaba de
la misma manera la exactitud de los resultados y redondeaba las
ideas dentro de principios bien definidos.b.-) Lenguaje
naturalConsiste en que las computadoras (y sus aplicaciones en
robtica) puedan comunicarse con las personas sin ninguna dificultad
de comprensin, ya sea oralmente o por escrito: hablar con las
mquinas y que stas entiendan nuestra lengua y tambin que se hagan
entender en nuestra lengua.c.-) RobticaCiencia que se ocupa del
estudio, desarrollo y aplicaciones de los robots. Los Robots son
dispositivos compuestos de sensores que reciben Datos de Entrada y
que estn conectados a la Computadora. Esta recibe la informacin de
entrada y ordena al Robot que efecte una determinada accin y as
sucesivamente.Las finalidades de la construccin de Robots radican
principalmente en su intervencin en procesos de fabricacin.
Ejemplo: pintar en spray, soldar carroceras de autos, trasladar
materiales, etc...d.-) Reconocimiento de la vozLas aplicaciones de
reconocimiento de la voz tienen como objetivo la captura, por parte
de una computadora, de la voz humana, bien para el tratamiento del
lenguaje natural o para cualquier otro tipo de funcin.
COMPONENTES DE UN COMPUTADOR
AUTOEVALUACIN- Parte I.
Profesor: Jorge Luis Carmona Espinoza TELESUP 2011Pgina 1
