1. La Unidad de Central de Procesamiento CPU.
1.1 Definición de la CPU.
El “cerebro” de la computadora es la CPU, que obtiene las instrucciones de la memoria y las ejecuta. El ciclo básico de toda CPU es obtener la primera instrucción de memoria, decodificarla para determinar su tipo y operandos, ejecutarla y después obtener, decodificar y ejecutar las instrucciones subsiguientes. El ciclo se repite hasta que el programa termina. De esta forma se ejecutan los programas.
1.2 Características de la CPU.
La primer característica que logro ala “perfección” después de varios fallos fue la ejecución de varios programas al mismo tiempo y así aprovechar al 100% su capacidad debido a que antes ejecutaba uno por uno.
Otra característica junto con el sistema operativo fue la capacidad para leer trabajos en tarjetas y colocarlos en el disco tan pronto como se llevaban al cuarto de computadoras. Esto se le llamo spooling (Simultaneous Peripheral Operation On Line).
1.3 Estructura de la CPU.
La abundancia de transistores está ocasionando un problema: ¿qué se debe hacer con todos ellos? En párrafos anteriores vimos una solución: las arquitecturas superescalares, con múltiples unidades funcionales. Pero a medida que se incrementa el número de transistores, se puede hacer todavía más. Algo obvio por hacer es colocar cachés más grandes en el chip de la CPU y eso está ocurriendo, pero en cierto momento se llega al punto de rendimiento decreciente. El siguiente paso obvio es multiplicar no sólo las unidades funcionales, sino también parte de la lógica de control. El Pentium 4 y algunos otros chips de CPU tienen esta propiedad, conocida como multihilamiento (multithreading) o hiperhilamiento (hyperthreading) (el nombre que pusinstrucciónmultihilamiento).
1.4 Organización de registros.
todas las CPU contienen ciertos registros en su interior para contener las variables clave y los resultados temporales. Debido a esto, el conjunto de instrucciones generalmente contiene instrucciones para cargar una palabra de memoria en un registro y almacenar una palabra de un registro en la memoria. Otras instrucciones combinan dos operandos de los registros, la memoria
o ambos en un solo resultado, como la operación de sumar dos palabras y almacenar el resultado en un registro o la memoria.
Además de los registros generales utilizados para contener variables y resultados temporales, la mayoría de las computadoras tienen varios registros especiales que están visibles para el programador.
Uno de ellos es el contador de programa (program counter), el cual contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a obtener. Una vez que se obtiene esa instrucción, el contador de programa se actualiza para apuntar a la siguiente.
Otro registro es el apuntador de pila (stack pointer), el cual apunta a la parte superior de la pila (stack) actual en la memoria. La pila contiene un conjunto de valores por cada procedimiento al que se ha entrado pero del que todavía no se ha salido.
Otro de los registros es PSW (Program Status Word; Palabra de estado del programa). Este
registro contiene los bits de código de condición, que se asignan cada vez que se ejecutan las instrucciones de comparación, la prioridad de la CPU, el modo (usuario o kernel) y varios otros bits de control.
1.5 La Unidad Aritmético Lógica (ALU).
ALU (siglas en inglés de arithmetic logic unit) es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta,multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre valores (generalmente uno o dos) de los argumentos.
1.6 Interfaz de una CPU.
El programa de interfaz de usuario, shell o GUI, es el nivel más bajo del software en modo usuario y permite la ejecución de otros programas, como un navegador Web, lector de correo electrónico o reproductor de música.
1.7 Controversia entre CISC VS RISC.
Cada CPU tiene un conjunto específico de instrucciones que puede ejecutar. Así, un Pentium no puede ejecutar programas de SPARC y un SPARC no puede ejecutar programas de Pentium. Como el acceso a la memoria para obtener una instrucción o palabra de datos requiere mucho más tiempo que ejecutar una instrucción
1.8 tipos de procesadores.
tenemos chips de CPU con dos, cuatro o más procesadores completos, o núcleos (cores) en su interior. Los chips de multinúcleo (multicore) de la figura 1-8 contienen efectivamente cuatro minichips en su interior, cada uno con su propia CPU independiente (más adelante hablaremos sobre las cachés). Para hacer uso de dicho chip multinúcleo se requiere en definitiva un sistema operativo multiprocesador.
1.9 Tendencias actuales de los procesadores.
en la actualidad. Incluso algunas computadoras que no emplean procesadores Intel usan el bus PCI, debido al extenso número de tarjetas de E/S disponibles para este bus. Las nuevas computadoras están saliendo al mercado con una versión actualizad del bus PCI, conocida como PCI Express. En esta configuración, la CPU se comunica con el chip puente PCI a través del bus local y el chip puente PCI se comunica con la memoria a través de un bus de memoria dedicado, que normalmente opera a 100 MHz. Los sistemas Pentium tienen una caché de nivel 1 en el chip y una caché de nivel 2 mucho mayor fuera del chip, conectada a la CPU mediante el bus de caché.
2. la memoria.
2.1 Conceptos básicos sobre los sistemas de memoria de los computadores.
En teoría, una memoria debe ser en extremo rápida (más rápida que la velocidad de ejecución de una instrucción, de manera que la memoria no detenga a la CPU), de gran tamaño y muy económica. Esto e lo mínimo que debe tener una memoria a excepción del costo ya que existen épocas en que suben los precios y unas en que bajan los precios.
2.2 Tipo de memorias.
2 La capa superior consiste en los registros internos de la CPU. Están compuestos del mismo material que la CPU y, por ende, tienen la misma rapidez. En consecuencia no hay retraso a la hora de utilizarlos. La capacidad de almacenamiento disponible en estos registros es generalmente de 32 32 bits en una CPU de 32 bits y de 64 64 bits en una CPU de 64 bits. Menos de 1 KB en ambos casos. Los programas deben administrar los registros (es decir, decidir qué deben guardar en ellos) por su cuenta, en el software.
2.3 Memoria Principal.
La memoria principal viene a continuación en la jerarquía de la figura 1-9. Es el “caballo de batalla” del sistema de memoria. Por lo general a la memoria principal se le conoce como RAM (Random Access Memory, Memoria de Acceso Aleatorio).
Los usuarios de computadora antiguos algunas veces la llaman memoria de núcleo debido a que las computadoras en las décadas de 1950 y 1960 utilizaban pequeños núcleos de ferrita magnetizables para la memoria principal. En la actualidad, las memorias contienen desde cientos de megabytes hasta varios gigabytes y su tamaño aumenta con rapidez. Todas las peticiones de la CPU que no se puedan satisfacer desde la caché pasan a la memoria principal.
2.4 Memoria Caché.
La memoria principal se divide en líneas de caché, que por lo general son de 64 bytes, con direcciones de 0 a 63 en la línea de caché 0, direcciones de 64 a 127 en la línea de caché 1 y así sucesivamente. Las líneas de caché que se utilizan con más frecuencia se mantienen en una caché de alta velocidad, ubicada dentro o muy cerca de la CPU. Cuando el programa necesita leer una palabra de memoria, el hardware de la caché comprueba si la línea que se requiere se encuentra en la caché. Si es así (a lo cual se le cono ce como acierto de caché), la petición de la caché se cumple y no se envía una petición de memoria a través del bus hacia la memoria principal.
2.5 Memoria ROM.
La memoria de solo lectura esta memoria de almacenamiento utilizado en ordenadores y dispositivos electrónicos, que permite solo la lectura de la información y no su escritura.
2.6 Memoria RAM.
Es una memoria volátil por lo que los datos no se guardan de manera permanente en esta se puede leer y escribir sirve para “alivianar alguno procesos de la CPU”
2.7 Clasificación de las memorias RAM.
Existen diferentes tipos de memoria de acceso aleatorio. Estas se presentan en forma de módulos de memoria que pueden conectarse a la placa madre.
Las primeras memorias fueron chips denominados DIP (Paquete en Línea Doble). Hoy en día, las memorias por lo general se suministran en forma de módulos, es decir, tarjetas que se colocan en conectores designados para tal fin. En términos generales, existen tres tipos de módulos RAM:
(Módulo de Memoria en Línea Simple): se trata de placas de circuito impresas, con uno de sus lados equipado con chips de memoria. Existen dos tipos de módulos SIMM, según el número de conectores.
Módulos SIMM con 30 conectores (de 89x13mm) son memorias de 8 bits que se instalaban en los PC de primera generación (286, 386).
Módulos SIMM con 72 conectores (sus dimensiones son 108x25mm) son memorias capaces de almacenar 32 bits de información en forma simultánea. Estas memorias se encuentran en los PC que van desde el 386DX hasta los primeros Pentiums. En el caso de estos últimos, el procesador funciona con un bus de información de 64 bits, razón por la cual, estos ordenadores necesitan estar equipados con dos módulos SIMM. Los módulos de 30 clavijas no pueden instalarse en posiciones de 72 conectores, ya que la muesca (ubicada en la parte central de los conectores) imposibilitaría la conexión.
2.8 Corrección de errores en las memorias.
Debido a que las líneas de códigos son amplia-mente extensas y ninguna memoria se escapa de tener errores se actualizan los programas y las memorias para evitar que estos errores siga y como es de esperar surgirán nuevos errores , es un ciclo que va a ser difícil de superar.
2.9 La BIOS y la CMOS.
BIOS (Basic Input Output System, Sistema básico de entrada y salida) del sistema. El/LA BIOS contiene software de E/S de bajo nivel, incluyendo procedimientos para leer el teclado, escribir en la pantalla y realizar operaciones de E/S de disco, entre otras cosas.
LA CMOS se utiliza para guardar la fecha y hora aun si se encuentra desconectado este seguirá almacenando la fecha y hora y la mantendrá actualizada para cuando el computador encienda.
3. Almacenamiento Interno y Externo.
Un dispositivo de almacenamiento de datos es un conjunto de componentes utilizados para leer o grabar datos en el soporte de almacenamiento de datos, en forma temporal o permanente.
Las unidades de almacenamiento internas son los discos duros, las memorias USB, o discos duros externos.
3.1 Tipos y clasificación de los discos duros (Magnéticos y de estado sólido).
Unidad de disco duro o unidad de disco rígido (HDD) es el dispositivo de almacenamiento de datos que emplea un sistema de grabación magnética para almacenar archivos digitales. Se compone de uno o más platos o discos rígidos, unidos por un mismo eje que gira a gran velocidad dentro de una caja metálica sellada. Sobre cada plato, y en cada una de sus caras, se sitúa un cabezal de lectura/escritura que flota sobre una delgada lámina de aire generada por la rotación de los discos. Es memoria no volátil.
Memoria de estado sólido es un dispositivo de almacenamiento secundario hecho con componentes electrónicos en estado sólido pensado para utilizarse en equipos informáticos en sustitución de una unidad de disco duro convencional, como memoria auxiliar o para crear unidades híbridas compuestas por SSD y disco duro.
Consta de una memoria no volátil, en vez de los platos giratorios y cabezal de las unidades de disco duro convencionales. Al no tener piezas móviles, una unidad de estado sólido reduce drásticamente el tiempo de búsqueda, latencia y otros, diferenciándose así de los discos duros magnéticos.
3.2 Tipos y clasificación de las unidades de CD/DVD.
CD-ROM significa (memoria de solo lectura de disco compacto) y se utiliza principalmente para producir en masa CDs de audio y juegos de computadora. Los usuarios de estos equipos sólo pueden leer datos y música de los discos, pero no pueden grabar su propia información en ellos desde sus computadoras personales.
CD-R también conocido como (disco compacto grabable) y WORM (escribir una vez y leer
muchas veces) es un disco en blanco que los usuarios pueden colocar en un CD-ROM
para grabar o hacer una copia de sus datos de carácter personal, música, videos e
información.
A diferencia de un CD-R, el CD-RW (disco compacto regrabable) se puede borrar y volver a su estado original en blanco. Los nuevos archivos se pueden copiar en el disco regrabable. Se utilizan sobre todo para mover datos de un equipo a otro, o para copiar los archivos que sólo se necesitan un par de veces.
3.3 Tipos y clasificaciones de las memorias USB.
Las memorias USB se clasifican según dos características principales: Su capacidad de almacenamiento y su velocidad para trasmitir datos. A la hora de ir a comprarnos una memoria USB estos datos son bastante importantes para poder elegir la que más nos interese, ya que dependiendo de estas características su precio será menor o mayor.
Normalmente podemos encontrar estas memorias en cualquier tienda de tecnología para usuarios como nosotros, si bien es cierto que por ejemplo existen memorias de 1TB y 2TB (TeraBytes) pero que no se venden al público comercial sino que son utilizadas por grandes empresas que necesitan almacenar grandes cantidades de datos.
3.4 Cintas magnéticas.
La cinta magnética es un tipo de medio o soporte de almacenamiento de datos que se graba en pistas sobre una banda plástica con un material magnetizado, generalmente óxido de hierro o algún cromato. El tipo de información que se puede almacenar en las cintas magnéticas es variado, como vídeo, audio y datos.
3.5 Qué es RAID y clasificación.
El término RAID es un acrónimo del inglés “Redundant Array of Independent Disks”. Significa matriz redundante de discos independientes. RAID es un método de combinación de varios discos duros para formar una única unidad lógica en la que se almacenan los datos de forma redundante. Ofrece mayor tolerancia a fallos y más altos niveles de rendimiento que un solo disco duro o un grupo de discos duros independientes.
Clasificación.
Disk Striping “La más alta transferencia, pero sin tolerancia a
fallos”.
Mirroring “Redundancia. Más rápido que un disco y más
seguro”
RAID 10: “Ambos mundos”
RAID 2: “Acceso paralelo con discos especializados.
Redundancia a través del código Hamming”
4 Sistemas Operativos.
4.1 Conceptos básicos sobre Sistemas Operativos.
Es el conjunto de programas que administran los recursos de la computadora y que ayuda en el desarrollo y ejecución de los programas o software.
4.2 El D.O.S.
DOS es una familia de sistemas operativos para computadoras personales. Creado originalmente para computadoras de la familia IBM PC, que utilizaban los procesadores Intel 8086 y 8088, de 16 bits, siendo el primer sistema operativo popular para esta plataforma.
4.3 Comandos de DOS.
dir (de directory o directorio) es un comando de la interfaz de línea de comandos del sistema operativo DOS. Se utiliza para mostrar un listado de archivos y directorios.1 Es análogo al comando de Unix ls.2
dir ha existido como comando de DOS desde la terminal versión de MS-DOS. Forma parte del intérprete de comandos de DOS, mientras que el comando ls de UNIX es un programa independiente del intérprete de comandos
4.4 Archivo por lotes.
un archivo batch es un archivo de procesamiento por lotes. Se trata de archivos de texto sin formato, guardados con la extensión .BAT que contienen un conjunto de instrucciones MSDOS. Esta es la forma de automatizar procesos (copiar, pegar, renombrar y enviar datos) en MSDOS. De este modo, evitamos procesos rutinarios y monótonos, acelerando los mismos. Tiene
la funcionalidad de conectarse con otras interfaces por línea de comandos.
4.5 Archivos Script.
Los scripts son programas, usualmente pequeños o simples, para realizar generalmente tareas muy específicas. Los scripts son un conjunto de instrucciones generalmente almacenadas en un archivo de texto que deben ser interpretados línea a línea en tiempo real para su ejecución
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