1 DESCRIPCIÓN DE UN SISTEMA INFORMÁTICO

2 Definiciones (1) Informática: Ciencia del tratamiento automÁTICO de la INFORmación. Información: Comunicación que tiene un cierto valor cualitativo. Ordenador: Sistema digital formado por componentes físicos y electrónicos, y que se utiliza para procesar datos.

3 Definiciones (2) Datos: Unidades de tratamiento de la información.Bit (b): Dígito binario. Es la unidad mínima de información. Nibble: También llamado cuarteto. Agrupación de 4 bits. Byte (B): También llamado octeto. Agrupación de 8 bits. Kilobyte (KB): 210 B = 1024 Bytes Megabyte (MB): 210 KB = 220 Bytes Gigabyte (GB): 210 MB = 230 Bytes

4 Definiciones (3) Programa: Secuencia de instrucciones (conjunto de órdenes) codificadas en un determinado lenguaje de programación y que sirven para que el ordenador realice una determinada tarea. Proceso: Programa en ejecución. Sistema informático: Conjunto de elementos que permiten procesar información por medio de ordenadores siguiendo las instrucciones dadas en un determinado programa.

5 Clasificación de los ordenadores (1)Super ordenadores (mainframes) Gran potencia La CPU puede ocupar una habitación Tienen muchos terminales (teclado + pantalla + ratón) Exigen mantenimiento especializado Separados geográficamente Usado por instituciones públicas y grandes corporaciones Aplicaciones: Grandes bases de datos, teleproceso, investigación

6 Clasificación de los ordenadores (2)Miniordenadores y Estaciones de trabajo (workstations) Potencia mediana Exigen mantenimiento profesional Usado por empresas de tamaño medio Mismas aplicaciones que el mainframe pero a un nivel de computación más bajo Ordenador personal (PC o microcomputadora) Orientado a usuarios no necesariamente profesionales Uso tanto privado como profesional Aplicaciones: Gestión, tareas administrativas, programas de propósito general

7 ¿Qué cuatro cosas pueden hacer los ordenadores?Recibir entradas: Aceptan información del mundo exterior Producir salidas: Dan información al mundo exterior Procesar información: Llevan a cabo operaciones aritméticas o lógicas con la información Almacenar información: Mueven, leen y almacenan información en la memoria del computador

8 Elementos de un Sistema Informático (S.I.)

9 Arquitectura de von Neumann (Hardware)

10 CPU (1) Cerebro de la computadora Funciones principales de la CPU:Ejecutar las instrucciones de los programas almacenados en la memoria del sistema. Controlar la transferencia de datos entre la CPU y los circuitos de memoria y de Entrada / Salida. Responder a las peticiones de servicio procedentes de los periféricos.

11 CPU (2) Ley de Moore Formulada en 1965El número de transistores por circuito integrado se doblará cada 18 meses. La predicción se hizo por 10 años. En la actualidad dicha ley se sigue cunpliendo

12 CPU (3) Microprocesador

13 CPU (4) Pentium Pentium Pro Date Codename Transistors Fabrication (µm)Speed (MHz) 1993 P5 3,100,000 0.80 60/66 1994 P54 3,200,000 0.50 75/90/100/120 1995 3,300,000 0.35 120/133 1996 150/166/200 Pentium Date Codename Transistors L2 Cache Fabrication (µm) Speed (MHz) 1995 P6 5,500,000 256/512KB 0.50 150 0.35 160/180/200 1997 1MB 200 Pentium Pro

14 CPU (5) Pentium MMX Pentium II Pentium II Celeron Date CodenameTransistors Fabrication (µm) Speed (MHz) 1997 P55 4,500,000 0.28 166/200/233 1998 0.25 266 Pentium MMX Date Codename Transistors Fabrication (µm) Speed (MHz) 1997 Klamath 7,500,000 0.28 233/266/300 1998 Deschutes 4,500,000 0.25 333/350/400 Pentium II Date Codename Transistors Fabrication (µm) Speed (MHz) 1998 Covington 7,500,000 0.25 266/300 Mendocino 19,000,000 300A/333 1999 366 to 500 2000 533 Pentium II Celeron

15 CPU (6) Pentium III Pentium IV Date Codename Transistors L2 CacheFabrication (µm) Speed (MHz) 1999 Katmai 9,500,000 512KB 0.25 450/500/550 Coppermine 28,100,000 256KB (on-die) 0.18 533 to 733MHz 2000 850MHz to 1GHz 2001 Tualatin 44,000,000 0.13 1.2GHz to 1.4GHz Pentium III Date Codename Transistors L2 Cache Fabrication (µm) Speed (GHz) 2000 Willamette 42,000,000 256KB 0.18 1.4/1.5 2001 1.7 to 2.0 2002 Northwood 55,000,000 512KB 0.13 2.0 to 3.06 Pentium IV

16 CPU (7) Sockets desde el 486 Name Interface Description Socket 1169-pin Found on 486 motherboards, operated at 5 volts and supported 486 chips, plus the DX2, DX4 OverDrive. Socket 2 238-pin A minor upgrade from Socket 1 that supported all the same chips. Additionally supported Pentium OverDrive. Socket 3 237-pin Operated at 5 volts, but had the added capability of operating at 3.3 volts, switchable with a jumper setting on the motherboard. Supported all of the Socket 2 chips with the addition of the 5x86. Last of the 486 sockets. Socket 4 273-pin The first socket designed for Pentium class processors. Operated at 5 volts and supported only the low-end Pentium-60/66 and the OverDrive chip. Beginning with the Pentium-75, Intel moved to the 3.3 volt operation. Socket 5 320-pin Operated at 3.3 volts and supported Pentium class chips from 75MHz to 133MHz. Not compatible with later chips because of their requirement for an additional pin. Socket 6 235-pin Designed for use with 486 CPU's, this was an enhanced version of Socket 3 supporting operation at 3.3 volts. Barely used since it appeared at a time when the 486 was about to be superseded by the Pentium. Socket 7 32-pin Introduced for the Pentium MMX, the socket had provision for supplying the split core/IO voltage required by this and later chips. The interface used for all Pentium clones with a 66MHz bus. Socket 8 387-pin Used exclusively by the Intel Pentium Pro, the socket proved extremely expensive to manufacture and was quickly dropped in favour of a cartridge-based design. Sockets desde el 486

17 CPU (8) Sockets desde el 486 Slot 1 242-way connectorThe circuit board inside the package had up to 512KB of L1 cache on it - consisting of two 256KB chips - which ran at half the CPU speed. Used by Intel Pentium II, Pentium III and Celeron CPUs. Slot 2 330-way connector Similar to Slot 1, but with the capacity to hold up to 2MB of L2 cache running at the full CPU speed. Used on Pentium II/III Xeon CPUs. Slot A AMD interface mechanically compatible with Slot 1 but which using a completely different electrical interface. Introduced with the original Athlon CPU. Socket 370 370-pin Began to replace Slot 1 on the Celeron range from early Also used by Pentium III Coppermine and Tualatin CPUs in variants known as FC-PGA and FC-PGA2 respectively. Socket A 462-pin AMD interface introduced with the first Athlon processors (Thunderbird) with on-die L2 cache. Subsequently adopted throughout AMD's CPU range. Socket 423 423-pin Introduced to accommodate the additional pins required for the Pentium 4's completely new FSB. Includes an Integral Heat Spreader, which both protects the die and provides a surface to which large heat sinks can be attached. Socket 603 603-pin The connector for Pentium 4 Xeon CPUs. The additional pins are for providing more power to future CPUs with large on-die (or even off-die) L3 caches, and possibly for accommodating inter-processor-communication signals for systems with multiple CPUs. Socket 478 478-pin Introduced in anticipation of the introduction of the 0.13-micron Pentium 4 Northwood CPU at the beginning of It's micro Pin Grid Array (µPGA) interface allows both the size of the CPU itself and the space occupied by the socket on the motherboard to be significantly reduced. Sockets desde el 486

18 CPU (9) Socket de un Pentium IV

19 Identificador de un microCPU (10) Identificador de un micro

20 Sección transversal de un Pentium IVCPU (11) Sección transversal de un Pentium IV

21 CPU (12) Pentium II Pentium Pro Pentium-MMX Pentium Pentium II CeleronPentium II Xeon Pentium III AMD K5 AMD K6 AMD K6-III AMD K6-II AMD Athlon

22 CPU (13) Disipador térmico de un Pentium IV

23 CPU (14) Características de los microprocesadoresLongitud de palabra: Longitud habitual de los datos con los que opera el sistema Bus de datos: Permite que los datos circulen por el µP tanto hacia dentro como hacia fuera Bus de direcciones: Permite que el µP acceda a las direcciones de la RAM Bus de control: Conecta el µP con todos los dispositivos del ordenador Frecuencia de funcionamiento (MHz) Repertorio de instrucciones Número de registros

24 CPU (15) Tipos de microprocesadores según el juego de instrucciones:CISC (complex instruction set computer) RISC (reduced instruction set computer)

25 CPU (16) Características del 8086Primer miembro de la familia de los PCs ALU de 16 bits 13 registros: AX, BX, CX, DX, SI, DI, BP, SP, CS, SS, DS, ES, IP Direccionamiento de memoria: 1 MB (bus de direcciones 20 bits) Longitud de palabra: 16 bits Acceso a memoria segmentado

26 Data/Address bus widthCPU (17) Type / Generation Year Data/Address bus width Level 1 Cache (KB) Memory bus speed (MHz) Internal clock speed (MHz) 8088 / First 1979 8/20 bit None 4.77-8 8086 / First 1978 16/20 bit 80286 / Second 1982 16/24 bit 6-20 80386DX / Third 1985 32/32 bit 16-33 80386SX / Third 1988 16/32 bit 8 80486DX / Fourth 1989 25-50 80486SX / Fourth 80486DX2 / Fourth 1992 25-40 50-80 80486DX4 / Fourth 1994 8+8 75-120 Pentium / Fifth 1993 64/32 bit 60-66 60-200 MMX / Fifth 1997 16+16 66 Pentium Pro / Sixth 1995 64/36 bit Pentium II / Sixth 1998 66/100 Pentium III / Sixth 1999 100 GHz AMD Athlon / Seventh 64+64 266 GHz Pentium 4 / Seventh 2000 12+8 400 1.4GHz-2.2GHz Generaciones de procesadores desde la primera generación de Intel (8088/86) a finales de los 70, hasta la séptima generación Pentium 4 (lanzada a finales del 2000)

27 CPU (18) Otras características de los µP: Memoria cachéNivel 1 (integrada dentro del µP. De unos pocos Kbytes) Nivel 2: Se instala en la placa base Tipo de encapsulado: DIP, PLCC, PGA, SEC

28 CPU (19) ALU Es la calculadora del µP Dispone de:Circuitos aritméticos: suma, resta, producto, división Circuitos lógicos: OR, AND, INV Tiene 2 entradas y una salida Está conectada al menos a 2 registros

29 CPU (20) Unidad de control Controla todas las funciones del ordenadorPara cada instrucción se encarga de su: Búsqueda Decodificación Ejecución

30 Placa base (1) Elemento encargado de soportar la CPU y la RAM, y de enganchar el conjunto a la caja del ordenador Permite interconectar la CPU y la RAM con las tarjetas de expansión y los periféricos

31 Placa base (2) Clasificación de las placas Según la cajaATX (es el más moderno) AT (basado en especificaciones de IBM. Ya no se usa) Según el microprocesador: En general, cada microprocesador tiene su correspondiente placa Según el chipset (Via, Nvidia, Intel, Sis, Umc, Ali)

32 Placa base (3) Placa AT

33 Placa base (4) Placa ATX

34 Conexión de una tarjeta de sonido a un slot de expansiónPlaca base (5) Conexión de una tarjeta de sonido a un slot de expansión Placa ATX

35 Placa base (6) Elementos de una placa Buses Slots de expansión SocketConectores para periféricos Memoria ROM Bancos de memoria RAM BIOS Conectores de alimentación Zócalos para discos

36 Placa base (7) Bancos de memoria Buses en placa: SIMM (30 contactos)EDO (72 contactos) DIMM (168 contactos) DDR (184 contactos) Buses en placa: PCI AGP (para gráficos) ISA (ya no se usa)

37 Placa base (8) Zócalos para discos Conectores para periféricosBus IDE (40 contactos) Disquetera (34 contactos) Conectores para periféricos USB PS/2 COM LPT Joystick

38 Placa base (9) La BIOS (Basic Input Output System)Es una memoria ROM, EPROM o FLASH-RAM Contiene las rutinas de más bajo nivel: Hace posible que el ordenador pueda arrancar, controlando el teclado, el disco y la disquetera; y permite pasar el control al sistema operativo. Se apoya en otra memoria, la CMOS, que almacena todos los datos de la configuración del ordenador, como datos de los discos duros que tenemos instalados, número y tipo de disqueteras, fecha, hora, secuencia de arranque, etc... La CMOS está alimentada constantemente por una batería (pila botón), de modo que, una vez apaguemos el ordenador no se pierdan todos esos datos

39 MEMORIA (1) Almacena la configuración del equipo en funcionamientoAlmacena los programas en ejecución Almacena los datos de entrada de los programas, los cálculos intermedios y los resultados

40 MEMORIA (2) Formada por circuitos integrados (chips)La información se almacena en bits Los bits de agrupan de 8 en 8 (bytes) Cada byte tiene una dirección dentro de la memoria Los datos se pueden escribir y leer Se comunica con la CPU por medio de los buses de direcciones y de datos

41 MEMORIA (3) Funcionamiento en lecturaLlega una dirección por el bus de direcciones La memoria accede a dicha posición y vuelca en el bus de datos el byte contenido en ella La memoria accede a dicha posición y escribe en ella lo que recoja del bus de datos

42 MEMORIA (4) Características de las memorias Capacidad VolatilidadTiempo de acceso Re-escritura Coste de la información Modo de acceso

43 MEMORIA (5) Capacidad: Se mide en B, KB, MB, GB Volatilidad:Volátiles No volátiles Tiempo de acceso: Tiempo transcurrido desde que se le pide un dato hasta que se recibe Re-escritura: Tipo RAM y soportes magnéticos Tipo ROM

44 MEMORIA (6) Coste de la información: Modo de acceso:Coste necesario para crear un bit Modo de acceso: Aleatorio Secuencial Por el contenido (memorias asociativas)

45 MEMORIA (7) Tipos Memorias RAM Memorias ROM Memorias asociativasDinámicas (necesitan refresco) Estáticas Memorias ROM ROM PROM EPROM EEPROM Memorias asociativas Memorias secuenciales: LIFO, FIFO

46 MEMORIA (8) Modelo básico de una memoria

47 MEMORIA (9) Formatos de RAM DIP SIP SIMM DIMM (168 contactos)72 contactos (EDO) DIMM (168 contactos) DDR (184 contactos)

48 MEMORIA (10) Memoria caché: Memoria virtual (swap o de intercambio):Memoria de alta velocidad Guarda los últimos datos a los que se ha accedido Memoria virtual (swap o de intercambio): Simulación de memoria RAM por medio de un fichero Para los programas funciona como una memoria RAM pero a velocidad mucho más lenta