Primer Año: Sistemas de computacion

SISTEMAS DE INFORMACION I

Resumen PC PÒR DENTRO TOMO I (pag 1 a la 14)

1.1 SIMBOLOS, DATOS, PROCESOS DE DATOS E INFORMACION
Un computador lleva a cabo procesos de datos que puede operar velozmente gran cantidad de datos en forma automática, sin intervención humana.
El funcionamiento de un computador, tiene cuatro subprocesos principales que realiza (entrada, Memorización, Procesamiento y Salida).
Realizamos operaciones simbólicas de propiedades, cualidades conocidas por entes o sucesos. Estas representaciones simbólicas son datos que seleccionamos, reunimos y sobre los cuales operamos, da como resultado Información. Datos e informática son “input” – “output” de un proceso.
La información sirve para tomar decisiones, se obtiene realizando operaciones sobre datos.
La información producida en un proceso de datos puede servir como dato en otro proceso.
El procesamiento de datos que llevara a cabo puede descomponerse en una serie de acciones.
La persona en cuestión podría proceder así:
1. entrada: primero incorporaría selectivamente los datos pertinentes necesarios.
2. Memorización: los registraría en su mente.
Los valores así hallados a partir de los datos primarios conocidos serán nuevos datos elaborados (información). Ha resultado así un nuevo conjunto de representaciones simbólicas significativas, obtenidas a partir de aquellas correspondientes a los datos primarios.
El funcionamiento de un computador puede desarrollarse en cuatro subprocesos: entrada, memorización, procesamiento y salida.
En el ejemplo del libro Pág. 1 – 4 la operación realizada fue 1020 + 1020 – 2040= 0 habiéndose asignado el resultado 0 al renglón 5010. Si llamamos R al resultado la secuencia de instrucciones anterior permite en general hallar el valor de la variable R en la expresión P + P – Q = R
¿Cuáles son las operaciones primarias en los procesos de datos?
Existen 8 acciones primarias (primitivas):
• Entrar: datos al sistema encargado de procesarlos
• Asignar un valor como perteneciente a un determinado nombre de datos o variables.
• Comparar dos valores de datos para conocer la relación existente entre ellos.
• Archivar: almacenar datos durante un tiempo en algún medio.
• Recuperar: leer, datos archivados en algún medio.
• Calcular: generar, un nuevo valor aplicando una función matemática o textual.
• Borrar datos archivados
• Dar salida: exteriorizar, obtener del sistema datos resultantes.






1.2 BASES PREVIAS PARA EL ESTUDIO DEL INTERIOR DE UN COMPUTADOR.

UCP: unidad central de proceso o procesador
UAL: unidad aritmético – lógica
IP: puntero de instrucciones
AX: registro acumulador
UC: unidad de control
RI: registro de instrucciones
Memoria: sirve para almacenar instrucciones y datos y resultados. Esta dividido en celdas con direcciones para localizarlos.

Cada sistema numérico es una manera distinta de dividir en grupos de ese sistema al conjunto de elementos cuyo número se quiere simbolizar. Se pueden formar hasta K grupos de cada tipo, siendo K el símbolo mayor del sistema (9 en decimal)
El sistema binario que usa dos símbolos 0 y 1 para representar cualquier numero, cada grupo será el doble que el anterior.
Simbolizados en decimal serian: 1, 2, 4, 8, 16, 32, 64, 128,…
Como el símbolo mayor es 1, solo se puede formar hasta un grupo de cada tipo.
Un conjunto que en decimal se simboliza 13(formado por un grupo de 10 y 3 de 1) en binario será 1101. El 130 decimal en binario seria 10000010
Cada uno de los símbolos que compone un número binario en un digito binario, en ingles binary digit, abreviado bit.
Vale decir que un bit puede valer 0 o 1, el 1101 tiene 4 bit, y el 10000010 tiene 8 bit.
El sistema numérico hexagesimal ( hexa) usa 16 símbolos, del 0 a F, con los cuales se pueden formar cualquier numero.
Reemplazo numero binario a hexa y viceversa: para ello se separa visualmente el numero binario, suponiendo que sea 11000000 en cuartetos: 1100 0000. 1100 en hexa es C y que 0000 es 0; por lo tanto 11000000 = C0
A5B4, en el interior del computador existen 16 bits.
Vale la pena recalcar que el interior de un computador no puede existir “hexa” solo hay binario.

Ventajas de operar en el interior de un computador con 0 y 1 binarios:
• Los millones de transistores que componen hoy dia los circuitos de un computador funcionan como las llaves de dos estados “si – no”.
• Pueden cambiar de un estado a otro millones de veces por segundo.
• Deja pasar la corriente eléctrica (1) o no (0).

1.3 HARDWARE DEL COMPUTADOR
Hardware: son los medios físicos que permiten llevar a cabo un proceso de datos, conforme lo ordenan las instrucciones de un cierto programa, previamente memorizado en un computador.
En ingles “duro” es “hard” y “hardware” es “ferretería”.
Bloques básicos y sus funciones.
Cada trabajo que realiza un computador siempre es un proceso de datos, que tiene la particularidad de ser automático. En un proceso automático también están presentes los cuatro subprocesos constituyentes (entrada – salida – procesamiento – salida).
• Bus: conjunto de cables o líneas que comunican eléctricamente entre si a distintos bloques.
• Existen dispositivos que pueden actuar tanto para la entrada como la salida de datos ( disquetes, disco y modem)
• Bloques I: interfaz intermediaria necesaria para conectar su periférico, la cual contiene los registros ports.
Un disco de la unidad de disco rígido provee un programa, cuyas instrucciones pasaran a trabes de buses hacia la memoria. Los datos llegaran a trabes de buses a la memoria, provenientes del teclado. Luego estas instrucciones son ejecutadas una por vez. A tal fin primero cada una por un bus llega a un registro de instrucción RI de la unidad central de procesamiento donde permanece mientras si ejecuta, para que la unidad de control UC interprete que operación ordena ella.
A trabes del mismo bus el dato a operar por dicha instrucción llega desde la memoria a un registro acumulador AX del procesador, antes de ser operado (conforme a la operación ordenada) en la unidad aritmética, a fin de obtener un resultado. Este puede sustituir en el registro AX al dato ya operado y luego pasar a memoria (nuevamente por el mismo bus) si una instrucción así lo ordena.
Se quiere evitar dicho resultado al exterior para ser visto en pantalla, o para ser guardado en el disco rígido o en un disquete, ello se consigue mediante la ejecución de instrucciones que así lo ordenen.

Unidad de Control: encargado de obtener de la memoria cada instrucción y ejecutarla, capaz de realizar millones de acciones por segundo.
Características:
• Obtiene de la memoria la próxima instrucción que corresponde ejecutar.
• Localiza los datos a operar (en la memoria principal, o en un registro).
• Ordena al circuito de la unidad aritmética que realice la operación indicada.
• Guardar el resultado en un registro acumulador o en memoria principal.
La UC tiene a su cargo el secuenciamiento de las acciones necesarias que deben realizar los circuitos involucrados en la ejecución de cada instrucción, según el código de la misma, y también tiene a su cuidado el orden de ejecución de las instrucciones de un programa, conforme como este fue establecido.
El registro acumulador AX esta designada para datos y resultados.
La UAL contiene los circuitos de cálculos. Esta es pasiva: no puede emitir orden alguna, solo realiza la operación aritmética o lógica cuando así lo requiere la UC.

El conjunto UAL – AX forman una calculadora con funciones semejantes a una de bolsillo, siendo la UC la encargada de manejarla, según la operación ordenada.
Se denomina Unidad central de proceso (UCP o CPU) al conjunto formado por:
• Unidad de control.
• Unidad aritmético – lógica.
• Los registros AX, RI y otros.
Es el bloque donde lleva a cabo la ejecución de las instrucciones. Hacia ella se dirigen las instrucciones.
Memoria principal (MP): almacena instrucciones de programas, que próximamente serán ejecutadas en la UCP, y los datos que ellas ordenan procesar, así como resultados intermedios y finales de operaciones sabré datos recientemente llevadas a cabo en la UCP.
Los datos que se procesan y el programa que se ejecuta para ese proceso deben estar en MP. Las instrucciones están en una zona y los datos en otra. Esta información queda almacenada temporaria mente. Existen programas que residen en MP en forma permanente, como los del sistema operativo,
• En una operación de entrada, la MP es el destino de instrucciones y datos
• En una operación de salida, la MP es el origen de resultados que deben salir al exterior.
Periféricos o unidades de entrada \ salida: son dispositivos que se encargan de entrar desde el exterior datos o instrucciones hacia el computador, o dar salida resultados del computador al exterior.
Hay que diferenciar el periférico de lo que es su exterior. Los periféricos unidades de disco, el exterior esta constituido por el disco, para la impresora el exterior es el papel.
Un periférico se conecta directamente por intermedio de la interfaz (conexión física entre dos aparatos) circuital, que en una PC en general esta contenida en una plaqueta que se inserta en un zócalo apropiado
La UC no gobierna directamente a los periféricos, la UCP ejecuta un subprograma preparado para cada periférico, desde la UCP llega a la interfaz del periférico cada comando que ordena a la electrónica de este que se debe hacer.
EL teclado, el monitor, la impresora, el graficados cualquier otro que permita la comunicación directa mediante símbolos usados por los hombres, se denominan terminales.
Unidades de almacenamiento masivo: unidades de disco (magnético u óptico), de disquete, y de cinta. También conocidas como memorias auxiliares o externas o secundarias.
Los circuitos se comunican mediante un conjunto de conductores (cables o líneas) que interconectan eléctricamente las patas de los chips que contienen dichos circuitos. Así las líneas conductoras de electricidad que salen de las patas del chip de un microproce-sador.
Bus: estructura de interconexión para la comunicación selectiva entre dos o más módulos de un computador, a fin de poner información entre dos módulos por vez.
En un bus encontramos líneas para direcciones, datos, y señales de control.
• Líneas de dirección: conducen de UCP a MP cada combinación de unos y ceros que indica donde localizar instrucciones o datos en MP. Es unidireccional.
• Líneas de datos: en cada lectura de MP conducen de esta hacia la UCP tantos datos a operar como instrucciones y en una escritura conducen desde la UCP hacia MP datos resultantes. Es bidireccional.
• Líneas de control: son unidireccionales individuales para que la UCP de ordenes (como leer o escribir MP) para que ella reciba señales, como la que origina la MP para indicar lectura efectivizada.
Un bus presente en las PC es el bus PCI (peripheral Component Interconnect) creado por Intel, al cual a trabes de zócalos se conectan plaquetas para conexión de periféricos y de otros buses.
Las señales eléctricas digitales se transmiten por las líneas de un bus.
Registros de la UCP para realizar las primeras practicas con el programa debug.
En la UCP existe un registro muy necesario para la UC, conocido como Contador de programa (CP) o registro de próxima instrucción.
IP (instrucción pointer): indica el numero, el cual permite localizar en una zona de memoria principal donde esta la próxima instrucción a ejecutar. Operaremos con el programa debug.
RE (registro de estado): contiene un conjunto de bits llamados indicadores ( flags)
Flags: pueden cambiar de valor luego de cada operación que hace la UAL. Se usan en instrucciones de salto, esenciales para el proceso automático de datos, permiten repetir muchas veces un mismo subprograma, o saltar de un programa a otro que ordena acciones diferentes.
Resumen del funcionamiento de un computador:
1. los datos y las instrucciones del programa que los procesara, deben llegar a MP desde periféricos. Cada instrucción esta codificada mediante una combinación de 0 y 1, que constituye su código.
2. La UC localiza en MP la instrucción que debe ser ejecutada para que su código llegue a la UCP, donde la UC determinara que ordena ese código.
3. Dicho código permite: localizar los datos que operara la UAL, la operación que debe realizar la UAL, donde guardar el resultado, y donde localizar la próxima instrucción en MP. Para realizar esto, la UC ordenara una secuencia de operaciones de lectura y escritura sobre MP o registros de la UCP, así como la operación a realizar por la UAL. A la UAL van los datos a operar, y desde ella se generan resultados que van a MP, para luego encaminarse hacia el exterior a trabes de un periférico.
4. Se vuelve al paso 1.

¿Qué registros de la UCP falta definir para realizar las primeras practicas con el programa debug a fin de operar en el interior de un computador?
En la UCP existe un registro muy necesario para la UC conocido como “ contador de programa” CP o registro de proxima instrucción que operaremos con el debug sera el denominado registro puntero de instrucción IP, el que indica un numero el cual permite localizar en una zona de memoria principal donde esta la proxima instrucción a ejecutar.
Un cuarto registro denominado “registro de estado RE que contiene un conjunto de bits llamados indicadores “ flags” pueden cambiar de valor luego de cada operación que hace la UAL. Los flags se usan en instrucciones de salto, esenciales para el proceso automatico de datos, permiten repetir muchas veces un mismo subprograma, o saltar de un subprograma a otro que ordena acciones diferentes.

1.4 LA MEMORIA PRINCIPAL O CENTRAL
Cada celda de la memoria principal se tiene dos numeros binarios:
• Un numero fijo ( la direccion): que presentado en los circuitos de la memoria permite acceder a una celda y
• Un numero de 8 bits ( el contenido): la combinación de unos y ceros almacenada en ella.
Estos numeros binarios se escriben en su equivalente hexadecimal a fin de no tener que visualizar largas cadenas de unos y ceros. Se supone que en las lineas del bus de direcciones se envia la direccion 0000 0010 0000 0111 en el cual esta almacenado el bite 01100001.
En cada direccion de memoria ( celda) solo pueden leerse o escribirse 8 bits por vez, sin posibilidad de operar menor cantidad de bits, o un bit aislado.
La MP esta formada por un conjunto de registros independientes de 8 bits cada uno.
Cuando los datos o instrucciones ocupen mas de un byte se almacenan fragmentados en varios bytes en celdas consecutivas de memoria.
Word de memoria: se denominan a 2, 4 u 8 bytes.
Tecnológicamente la MP reside en microcircuitos electronicos, que pueden guardar un cierto numero de bits, construidos sobre una fina capa de silicio ( semiconductor), conformando un chip. Este se protege con un encapsulado de plastico o ceramica en forma de pastilla con patas metallicas para conexionado. Se requieren varias pastillas para lograr el total de memoria necesaria.
A un subconjunto de pàtas de esas pastillas se le envia cada direccion, en otro subconjunto aparecen los contenidos, etc. En una PC varios chips de memoria estas insertos en una pequeña plaqueta que constituye un modulo o banco de memoria. Este se inserta en un zocalo. Puede ser de tipo SIMM ( single in line memory module) o DIMM ( dual in line memory module).

¿Como se direcciona, se lee y se escribe la memoria principal?
Solo son posibles dos operaciones que puede ordenar la UCP: la lectura o la escritura, pero antes debe direccional la MP.
La accion de direccional ( direccionamiento) consiste en colocar en las lineas de direcciones del bus que llegan a MP, la direccion de la celda a la que se quiere acceder, para leerla o escribirla.
Se supone que el procesador puede leer o escribir en memoria un word de 2 bytes, o sean dos posiciones consecutivas, con solo dar la direccion de la primera.
Operación de lectura de una palabra en un acceso a memoria.
Si pide leer un word, la MP le enviara dicha combinación junto con la contenida en la posición siguiente.
1. la UCP ordena lectura mediante la linea de Lectura/Escritura (L/E=1), que va de la UCP a MP
2. En las lineas de direccion, la UCP coloca la direccion de la primer celda que se quiere leer.
3. Luego de un tiempo, una copia del contenido de la posición direccionada y del contenido de la siguiente, aparecen juntas en las lineas de datos del bus, a disposición de la UCP.
Operación de escritura de una palabra de dos bytes en un acceso a memoria.
1. en las lineas de direccion del bus la UCP coloca la direccion de la primer celda que se quiere escribir
2. La combinación binaria a almacenar en las celdas es colocada por la UCP en las lineas de datos del bus
3. La UCP ordena escritura mediante la linea de control L/E la cual queda brevemente en cero.
4. Luego de un tiempo, una copia de la combinación enviada a MP queda almacenada en la celda direccionada y en la siguiente.
Una escritura es destructiva, en el sentido que se pierde, desaparece, el contenido anterior, pues las llaves que combian de estado no pueden volver al que tenian antes de la escritura.
¿Qué tiempo de acceso a memoria y su medida en nanosegundos?
Tiempo de acceso: es el que trancurre entre que se direcciona una memoria, hasta que aparece en sus salidas el contenido de la celda direccionada.
Que significa que el acceso a la memoria principal es al azar ( random)?
Para ello se requiere añadir en el modelo propuesto de UCP dos registros: RDI y RDA.
RDI ( registro de direcciones): en el RDI de la UCP se forma cada direccion que sera enviada a MP por las lineas de direccion por lo cual esta en contactocon estas. La UC se encarga de indicar como se generara una direccion en RDI sea por que ella ya existe en otro registro de la UCP. Antes de que una direccion llegue a MP, la misma se forma en RDI, registro del cual salen las lineas de direccion del bus local.
La UCP y MP se comunican por señales electricas que viajan por las lineas de direccion del bus que las interconecta.
RDA ( registro de datos): se usa para guardar en forma transitoria la información que la UCP envia a MP por estas lineas, o que debe recibir desde MP a traves de ellas.
¿Cómo es mas en detalle el acceso random a una celda de memoria?
Los N bits de la direcicon formada en RDI viajan por las lineas del bus de direccion hasta las entradas del circuito decodificador. Cada una de las (2 a la n) lineas de salida del decodificador va a cada uno de las (2 a la n) celdas de la memoria de n lineas de direccion.
Las celdas no tienen fisicamente ningun numero grabado para identificarlas, sinoque es el decodificar el que se encarga de establecer la correspondencia entre el numero binario que es la direccion de la celda a acceder y la celda asociada con dicho numero, el conductor implica que para cada direccion que llega al decodificador siempre se accedera a la misma celda, puesto que el conexionado viene fijado en la fabricación de cada chip de memoria.
¿Como se accede a celdas consecutivas en un solo acceso de memoria?
El decodificador de una memoria de (2 a la n) celdas solo permite acceder a una celda por vez para leerla o escribirla. Para acceder a dos celdas consecutivas harian falta dos tiempos de acceso y cuatro para cuatro celdas consecutivas, etc…
Para las DRAM existe la variante “interleaving”. Acceder por ejemplo a 2 celdas consecutivas supone 2 modulos cada uno con su decodificador y 16 lineas para datos en el bus que va a la UCP.
Si bien la UCP direcciona una memoria de 8 celdas ( 000 a 111), esta en realidad consta de dos modulos separados de 4 celdas ( 00 a 11). Si la UCP nesecita direccional 2 bytes, como ser los de las celdas 000 y 001, enviara la direccion ( par) de la primera ( 000) por el bus de direcciones. A los dos decodificadores de los dos modulos no les llega el bit extremo derecho de la direccion emitida por la UCP, sino que ambos les llega la direccion 00, y cada modulo en una lectura enviara el contenido de 8 bits correspondiente a esa direccion al bus de datos. Asi la UCP recibira juntos los dos bytes de las direcciones 000 y 001, en el tiempo que dura el acceso simultáneamente. El modulo izquierdo aportara las direcciones pares (000, 010, 100 y 110) y el derecho las impares restantes, osea que el valor 0 o 1 del ultimo bit derecho de cada direccion selecciona el modulo donde esta su contenido. Primero de los dos bytes a acceder debe ser siempre par.
Leer el byte, la UCP seleccionara el que sea. La linea que ordena lectura llega a los dos modulos y la UCP toma los dos bytes o uno de ellos, según necesite. Por ejemplo en estas 11 puede asignificar leer ( uno o dos bytes), mientras que 01 y 10 ordenanescribir el modulo izquierdo o el derecho, respectivamente.
¿Qué es el controlador de memoria?
En un chip programable que esta en la mother se encuentra el “ memory control” junto al puente PCI vinculado a la memoria principal DRAM, el cual cumple entre otras las siguientes funciones.
1. divide la direccion emitida por la UCP, en dos mitades ( direccional una fila y una columna) enviandolas a la DRAM, junto con las señales de control, avisa cuando la información direccionada esta en el bus, y acepta la que se va escribir en ella.
2. Realiza el manejo de los bancos de memoria a fin de poder operar en “page mode” y en “interleaving” , a los efectosde minimizar el tiempo de acceso cuando se direccional posiciones sucesivas de la DRAM.
3. lleva a cabo las tareas de refresco por bloques de los microscopicos capacitares que conforman las celdas de los chips DRAM
4. maneja el acceso a la porcion ROM de la memoria principal copia bytes de la ROM en la DRAM “shadow”.
Este chip produce retardos, pero esto resulta compensado si se accede a un conjunto de posiciones sucesivas de la DRAM.
¿Qué tienen de comun y diferente las zonas RAM y ROM de memoria?
RAM ( random acces memory): es sinonimo de memoria de lectura y escritura y ademas de memoria “volátil”.
En la actualidad, los chips de memorias RAM que constituyen la MP son del tipo DRAM (dinamic RAM) la palabra dinamica identifica una tecnología que en cada celda de memoria almacena un byte en 8 microscopicos capacitares, que necesitan ser periódicamente recargados eléctricamente, como diminutas baterias, lo cual implica una circulación constante de corrientes electricas por el chip.
ROM: (read only memory): contienen un programa para el arranque inicial de los computadores.
Tienen la ventaja de ser “no volátil”( almacena información en forma permanente.
Las memorias ROM tambien son de ramdon acces, como se exige que sea una MP, aunque su tiempo de acceso puede ser varias veces mas largo que el de las DRAM.
MEMORIA PRINCIPAL = RAM + ROM
RAM y ROM tienen en comun, que al contenido de cualquier posición de las mismas se puede acceder en igual tiempo.
¿Qué contiene la porcion ROM de memoria principal ( ROM BIOS)?
ROM BIOS (“ basic input output system”). Contiene por un lado programas que se ejecutan al encender un computador y sirven para:
• verificar el correcto funcionamiento del hardware y su configuración.
• Traer del disco a memoria principal una copia de programas del sistema operativo del computador “bootear” o “arrancar” el sistema.
Almacena programas que se usan permanentemente para la transferencia de datos entre perifericos y memoria.
¿Qué tipos de memoria “random acces” de semiconductores se fabrican?
Las memorias DRAM tienen en cada celda un transistor y un capacitor mocroscopico. Hay que reponerle la carga electrica que pierde, cada 10-20 milisegundos (accion de refresco)
Memorias SRAM (static RAM) consta de 4 o 6 transsistores que forman un circuitos con memoria. Este permanece estaticamente en un estado electrico 0 o 1.
• Una SRAM es mas rapida que una DRAM.
• No se utilizan chips SRAM en una memoria principal, sino en la memoria cache.
Dos tipos de DRAM se comenzaron a utilizar buses de 66 MHZ: la FPM RAM y la EDO RAM
Cada vez que una DRAM corriente se accede a una celda se accede mas rapido a la celda siguiente aumentando en uno solo LV,esto se denomina “page mode”. Se tarda como 60 nseg, pero luego en cada acceso siguiente, como solo debe llegar LV se tarda 25 nseg en obtener el contenido.
Una EDO RAM (Extended data output) opera parecida a la FPM RAM, pero una vez que al registro de salida llega el dato, lo mantiene para que no se pierda. Se conoce en hardware como “pipe line” o “segmentación”.
La EDRAM ( enhanced DRAM, DRAM mejorada) o CDRAM ( cache DRAM), integran en el chip un cache SRAM que almacena los contenidos completos de la ultima linea leida.
Las RDRAM de Rambus son una innovación basada en un bus corto y rapido (500 mbps contra 33 mbps de una DRAM corriente)
La SDRAM (synchronous DRAM) intercambia datos con el cache o la UCP al ritmo de una señal de reloj, operando asi con sus entradas y salidas en sincronismo con ella.
ESDRAM: con un cache incorporado.
DDR SDRAM: realizan transacciones en ambos flancos del reloj, que tenga 64 lineas, se pueden transferir 8 bytes en cada ciclo, o sea 64 bytes / ciclo x 100 millones ciclos / seg = 64 mbytes / seg.
Entre las memorias estaticas ( SRAM) muy usadas en los caches externos encontramos:
• SRAM asintronica
• SRAM sintronica rapida
• La pipe lined Bursa SRAM
• VRAM (video RAM): guardan información que sale por pantalla. Tienen casi el doble de patas que los de cualquier RAM. Es una memoria de “ dos puertas” , dado que simultáneamente que es escrita por la UCP, puede ser leida por la plaqueta.
• WRAM (windows RAM)
• 3D RAM
ROM: Cuando se fabricaba cada chip, se grababan los contenidos que siempre tendria.
• PROM ( programable ROM): estos chips se pueden escribir una sola vez, Esto se realiza en un dispositivo electronico que se vende para tal fin. No puede ser re-escrita.
RMM: son reprogramables, se pueden volver a escribir como la:
• EPROM ( erasable programmable ROM): presenta una ventanilla transparente en su cara superior. Previo a ello se debe borrar el contenido de todas las celdas haciendo pasar luz ultravioleta por la ventana.
• EEPROM ( electrically erasable ROM) no requiere el borrado de todas las celdas con luz UV se puede seleccionar cada direccion que se quiere re-escribir.
• Las Flash ROM son un tipo de EEPROM mejorado. En una fraccion de segundo se borran eléctricamente por bloques
• FRAM ( ferroelectric RAM) es una memoria no volátil que incorpora hierro magnetizable en su chip.
¿Qué es capacidad de memoria y que son las unidades KB, MB, GB?
Capacidad de almacenamiendo de una memoria es la cantidad total de bytes que puede guardar. En cada celda se guarda un byte de información. El numero de bytes de una memoria se puede expresar en kilobytes KB, megabytes MB, gibabytes GB, terabytes TB etc…
Ej: 65536 / 1024 = 64 kb
El multiplo siguiente a 1 KB es 1024 veces mayor 1 MB = 1024 x 1 kb
¿Qué relacion existe entre la capacidad de una memoria, la cantidad de bits que tienen sus direcciones y el numero de lineas de direccion?
una memoria tiene un numero N de celdas que siempre es una potencia de dos. Se localizan mediante direcciones que son numeros binarios que van de 000…000 hasta 111…111, siendo que a cada celda le corresponde uno de esos numeros como direccion.
Las potencias de dos sirven para determinar cuantos bits deben tener los numeros binarios que son las direcciones de una memoria. 2 MB = (2 a la 21) el exponente 21 indica la cantidad de bits que debe tener cada direccion, para formar 2.097.152 de direcciones distintas. La primera direccion con 21 ceros y la ultima con 21 unos.
¿Qué es el bit de paridad en memoria principal, y para que se emplea?
Supongamos que por una interferencia electromagnetica o ruido durante la operación de lectura la UCP en ves de recibir 01000001 recibe 01000011 el bit marcado se recibe invertido. Ampliando la capacidad de una memoria de forma que cada posición contenga un bit extra, puede detectarse si se ha producido un solo error por inversion.
El bit de paridad que se agrega al byte a almacenar, el mismo circuito verifica que los 9 bits leidos presenten paridad par de unos. Caso contrario se interrumpe el programa en curso para avisar que hay un problema de error de paridad en memoria.
EJ: cuando se escribe la combinación 01000001 le agregara un bit de valor 0 010000010. De esta forma si durante la lectura en lugar de leerse 010000010 se lee 010000110 se detectara un error, dado que estos 9 bits tendran un numero impar de unos.
Sirve para detectar si uno solo de los bits recibidos cambio de valor. Si los bits errados son dos la paridad par seguira.
¿Qué es un microprocesador de 8, 16 o 32 bits y que relacion tiene ello con los registros, y la memoria principal?
Anteriormente se distinguia entre procesadores de 8, 16 y 32 bits según el numero maximo de bits a operar por la UAL de cada uno. Desde el 80386 en adelante y hasta pentium 4 pueden operar en su UAL dos numeros que se caracteriza por mayor potencia y velocidad del procesador.
Mayor velocidad de transferencia entre la UCP y la memoria. Debe estar organizada para que en un solo acceso puedan leerse o escribirse 32 bits ( 4 bytes consecutivos), dando solo la direccion del primero.
Si bien la UAL del pentium opera con 32 bits ( y con 64 bits su coprocesador matematico incorporado), pueden llegar al mismo datos o instrucciones de a 64 bits por vez cual acelera el procesamiento de datos.
¿Puede decirse que los registros de la UCP conforman una pequeña RAM?
Un registro de la UCP se puede considerar constituido por 32 llaves “ SI-NO”
Los registros de la UCP constituyen una pequeña RAM, siendo que cada registro se localiza al random mediante un numero, para ser leido o escrito.

1.5 EL SOFWARE, LOS DATOS Y SU CODIFICACION.
¿Que es el software o logical?
Hardware: medios fisicos.
Software: instruye ordenadamente como usar los medios fisicos. Es el plan logico.
Un computador no sabe como procesar datos. Se le debe indicar mediante instrucciones: donde estan los datos a procesar, que procesamiento realizar con ellos, y hacia que medio iran los resultados obtenidos.
John Von Neumenn planteo la necesidad de almacenar en una sola memoria interna electronica, por un lado el programa a ejecutar, y por otro los datos a procesar. ( modelo de von neumann)
Un programa (software) almacenado en la memoria principal de un computador.
Cuando se cambia el software no hay cambio material de componente alguno del computador: el hardware permanece invariable. Solo se modifica el estado electronico del material semiconductor que compone los circuitos de la memoria.
Cambiando el programa se modificara el comportamiento de la maquina
El software de un computador, es cualquier programa que puede ser almacenado total o parcialmente en su memoria principal, para ser ejecutado por el procesador de dicho computador.
Los programas son faciles de modificar, y de cambiar unos por otros en la memoria principal, no forman fisicamente, parte del hardware, sino que este les sirve de soporte material.
Un computador sin ningun programa no puede procesar datos. No sabe que hacer. Es solo “ puro hardware”.El software controla el hardware.

¿Qué es el firmware?
Cada vez que el computador se enciende, hay que traer del disco a memoria una copia del sistema operativo (SO). Esta accion se conoce como arranque o boot.
Se trata del software que esta permanentemente fijo en el hardware, osea que una vez que un programa o varios se han escrito en la porcion ROM de MP, permanecen siempre almacenados en MP.
Se denomina firmware al software almacenado permanentemente en el hardware contituido por una memoria ROM soportada por circuitos electronicos.
En esta ROM estan guardadas las combinaciones binarias ( micro-codigos) que le indican a la UC la secuencia de acciones necesarias para ejecutar cada instrucción. Ellas constituyen la inteligencia de un procesador. CD ROM no es firmware, pues no es una ROM circuital.
¿Qué es un microprocesador dedicado?
Un sistema presenta procesadores dedicados y microcontroladores ( esots en el chip tambien contienen memoria principal y registros “pots”. Son como una computadora en un solo chip). Los perifericos requiere de un microprocesador para controlar las operaciones que realiza.
Encontramos procesadores dedicados en el teclado, en una impresora laser, en la plaqueta de un modem entre otros.
Estos residen algun tipo de memoria ROM (firmware) un procesador dedicado necesita que solo una pequeña porcion de su memoria principal.
¿Cómo se prepara el proceso de datos en el computador antes definido, y como se le ordena a este que debe hacer?
En cualquier proceso de datos con computador, es indispensable escribir en memoria los datos y lasinstrucciones del programa. El programa DEBUG permite realizar permite. realizarlo.
Estaba descripto por la secuencia de instrucciones I 1 a I 5. efectuaremos R=P+P-Q.
P= 1020H Q= 2040H
1 Codificacion de los datos:
Se han asignado al valor de P las direcciones 5000H y 5001H y a Q las direcciones
5006H y 5007H
Al resultado R de hacer P + P – Q le asignaremos direcciones 5010 y 5011, asumiendo que ocupara 2 bytes.
2 codificacion de las instrucciones en codigo de maquina:
La instrucción I 1 transferir ( mover) hacia el registro AX. Escribir en AX una copia del numero 1020H, que es el que se encuentraen dicha direccion en este ejemplo, lo cual implica que se destruira el numero que antes estaba en AX.
Es importante notar que 00 50 a sea 5000 es la direccion del dato, que forma parte del codigo de la instrucción, sin la cual cuando se ejecuta I 1 no habria manera de encontrar el dato 20 10 o sea 1020.
La instrucción I 2 ordena sumar al numero contenido en el registro AX.
Sumarle al numero que existia AX una copia del numero 1020H
Estos 32 bits = 4 bytes deben ser escritos a continuación del codigo de I 1 0203 H a 0206 H.
I 3 ordena restar al numero contenido en AX una copia del numero de 2 bytes.
Sera 2B06 ocupara 4 bytes ( direcciones 0207 H a 020ª H)
I 4 ordena transferir hacia las 2 posiciones de memoria cuya primer direccion indicar los dos ultimos bytes de la instrucción.
En las celdas de R no aparece ningun valor.

¿Qué seria “alto nivel” y “bajo nivel” en la codificacion de datos efectuada?
Cuando escribimos la expresión R = P + P – Q estamos indicando una serie de operaciones aritmeticas, cuyo resultado que depende de los valores que les asignemos a P y Q.
Requiere instrucciones que hemos codificado en hexa que en la memoria principal se almacenan en binario.
La expresión matematica compacta y facil de expresar para nosotros, los codigos de las instrucciones poco manejables para el hombre.
La forma matematica “ alto nivel” emplea para programar procesos en los lenguajes de alto nivel ( fortran, pascal, cobol, basic, C, etc.).
La codificacion binaria al nivel de codigos de instrucción se denomina de “bajo nivel” o “nivel de maquina”. Cuando codificamos en 4 instrucciones denominamos compiladores a los encargados de traducir de un lenguaje de alto nivel en codigos de instrucciones.
1.6 PAPEL DE LA UC Y DE LOS MHZ DEL RELOJ EN LA EJECUCION DE LAS INSTRUCCIONES.
¿Cómo se ejecutan las instrucciones I 1 A I 4 mediante movimientos simples entre memoria y registros de la UCP ordenados por la UC?
Cada sentencia de un programa de alto nivel es traducida por un programa complilador en una secuencia de instrucciones que una UC puede ejecutar.
La ejecución de cada instrucción de divide en pasos. Cada uno de estos 4 pasos estan determinadas por 4 combinaciones binarias llamadas “microcodigos” que van apareciendo una tras otra en las lineas de control. Estas lineas salen de la UC hacia la UAL, los registros y la memoria.
Cada segundo puede ejecutarse algunos millones de instrucciones al ritmo de millones de impulsos electricos por segundo ( MHZ). Microprocesadores de 100 Mhz, 1 Ghz, etc
La UC tiene como funcion primera dar ordenes de operaciones de lectura o escritura a la memoria y registros de la UCP, y controlar, en el sentido de dar ordenes, a esos dispositivos. La UC ordena ller la zona de instrucciones de memoria a la cual apunta el valor de IP pide 4 bytes consecutivos de codigo de instrucción. Ejemplo es IP = 0200 primero pide leer 0200 y 0201, y luego 0202 y 0203. Los contenidos llegan al registro de instrucción RI.
Durante la obtención y ejecución de una instrucción, ocurren en definitiva las siguiente acciones y movimientos principales.
1 Movimientos para direccional y leer el codigo de la instrucción, cuyo destino es el registro RI.
• La UC pone el 1 la linea L/E (lectura), y ordena enviar al registro RDI una copia de las direccion. De este modo dicho numero, de 16 bits, llegara a MP a traves de 16 lineas de direccion del bus ( una pot bit)
• La MP envia primero juntos, los contenidos de la posición direccionada y de la siguiente van por las 16 lineas de datos del bus, hacia el registro RDA, y de este al RI. En el RI existira en binario la combinación que corresponde al codigo de maquina de la instrucción pedida.
2 Decodificacion: determina los proximos movimientos a realizar por la UC para ejecutar la instrucción.
• Cuando un codigo de maquina llega al registro RI, el codigo de operación es decodificado por la UC.
3 Movimientos para direccional y leer un operando cuyo destino es el registro RDA.
• La UC pone en 1 la linea L/E (lectura), y ordena enviar al registro RDI una copia de la direccion que siguen al codigo de operación.
• La MP envia juntos los contenidos de la posición direccionada y de la siguiente, llegan por las lineas de datos al registro RDA.
4 movimientos y acciones para cumplimentar la operación que ordena la instrucción:
• I 1 ordena transferir desde MP hacia AX un dato, solo resta pasar dicho dato del RDA al registro AX, donde queda almacenado.
5 Movimientos y acciones para que IP contenga la direccion de la proxima instrucción a ejecutar:
• En la UAL se debe sumar al contenido del registro IP, la cantidad de bytes que ocupa la instrucción ejecutada, y reemplazar el valor anterior por el resultado de la suma.

Secuencia de pasos que ordena la UC para ejecutar cada instrucción: (pag 42_43)
La estructura de la UCP esta pensada para que repita permanentemente la siguiente secuencia de pasos:
1. obtener instrucción de la memoria principal: el IP indica direccion de MP donde comienza el codigo de maquina de la instrucción a ejecutar, el cual luego de ser leido de MP llega al registro RI
2. decodificar: el codigo de operación indica: la operación a realizar, como encontrar un dato a operar, y la cantidad de bytes que tiene la instrucción, para que la UC lleve a cabo la secuencia de movimientos preparada para ejecutar dicho codigo.
3. Obtener un dato a operar:
a) si el dato esta en MP, con una direccion que resulta del codigo de maquina de la instrucción, se direcciona la MP para obtener un dato a operar.
b) dicho dato llega al registro RDA igual que la MP.
4. Realizar la operación ordenada y almacenar el resultado: pude ser una operación en la UAL y almacenar un resultado o un simple movimiento de un registro a otro.
5. Cambiar el contenido del registro IP, para que tome la direccion de la proxima instrucción a ejecutar, y vuelta al paso 1: el cambio del contenido de IP puede hacerse junto con el paso 3.
¿Cómo hace la UC para no equivocarse con tantos numeros contenidos en memoria que pueden ser instrucciones, datos o direcciones?
El procesador no sabe que información esta tratando, pero el orden la secuencia repetitiva que realiza ha sido perfectamente planeada para que no existan problemas de interpretación al respecto.
Luego se suceden en orden los 4 pasos, lo primero que recibe la UCP de MP es el codigo de maquina de una instrucción, que ira al RI.
Un computador esta pensado para que la UCP comience a operar leyendo de MP un numero que debe ir al registro de instrucción RI por lo que dicho numero sera interpretado como un codigo de una instrucción.
Después de sumar al IP la cantidad de bytes que tenia la instrucción ejecutada, IP contendra la direccion de la proxima instrucción a ser ejecutada, con lo cual vuelve a empezar otro ciclo.
Las instrucciones deben estar escritas en posiciones sucesivas de memoria, y que los datos a operar por dichas instrucciones estan en otra zona de memoria.
Los primero que llega es un codigo, el cual permite localizar otro numero que sera un dato, luego lo proximo sera un codigo, etc…

¿Qué analogía didactica puede establecerse para visualizar la actividad basica de organizar movimientos y operaciones que realiza la UC?
Dentro de un microprocesador la UC permanentemente mediante llaves electronicas (transistores) que comanda esta abriendo y cerrando caminos electronicos internos, para habilitar en cada movimiento previsto el camino que permita encaminar datos del registro de origen al registro de destino, deshabilitando los restantes caminos como se describira, el control de estos movimientos lo realiza la UC mediante lineas que salen de ella hacia los buses internos, registros y memoria (cable / escritura), al ritmo de los pulsos que genera el clock.
La UC no se encarga de controlar si un dato llego correctamente, sin bits errados, a la UCP, o si un resultado de la UAL es correcto o no, dado que los datos no van a la UC sino directamente a registros asociados a la UAL.
Si el codigo no corresponde a ninguna instrucción, se interrumpe la ejecución del programa en curso y se pasa a ejecutar una subrutina.
¿Qué relacion existe entre los movimientos que ocurren durante la ejecución de una instrucción y el reloj de sincronismo del procesador?
La ejecución de cada instrucción se realiza en sincronismo con impulsos electricos que se suceden regularmente, a razon de millones de ellos por segundo.
Se trata de una señal electrica que pasa cíclicamente por dos niveles denominados “ bajo” y “alto”, cada uno de una duracion fija. Un ciclo o pulso se repìte 50 millones de veces por segundo, por lo cual se tiene una frecuencia de repetición de 50 millones de HERTZ =50 MHZ.
Hablar de megahertz en lo mismo que hablar de millones de pulsos por segundo, y es lo mismo que decir millones de ciclos por segundo.
Una instrucción requiere para su ejecución varios pulsos reloj.
¿ De qué forma la UC pasa de un movimiento a otro abriendo y cerrando caminos?
Una copia del contenido de IP pasaba a RDI, lo ordenara la UC mediante una linea de control que sale de ella, que une IP con RDI.
Los contenidos de memoria llegan al registro RDA pasando por el bus de datos que comunica ambas .
Contenidos leidos llegaron al RDA, tendran como destino el registro RI; las restantes lineas de control que salen de la UC por estar en 0, no permiten la transferencia de datos entre otros registros.
Tambien salen lineas de la UC hacia la UAL, para ordenar sumar, restar u otra operación .Por lo tanto, de la UC sale un conjunto de”lineas de control” que van:
1. a la UAL
2. hacia los caminos entre registros de la UCP
3. hacia la memoria (linea de lectura/escritura-L/E) y hacia los ports de las interfaces .Segun el valor (1ó0) de estas lineas la UC ordena la operación que hace la UAL, de que registro a cual otro se pasara la información, y si la memoria sera leida o escrita.
Ordena en cada momento que instrumentos deben ponerse en juego.Si durante un pulso reloj la linea que en el movimiento 1b habilita la escritura de RI desde RDA, en el pulso siguiente debe inhabilitarla cambiando de 1 a 0, para que eldato no vaya a RI, sino a AX.
¿ donde reside la “inteligencia” de la UC, para “saber” los movimientos y operaciones en la UAL a realizar?
De donde sale cada combinación de unos y ceros que aparecen con cada pulso reloj en las lineas de salida de la UC. La ejecución de cada instrucción se divide en pasos aun mas simples; 4 pasos, binarias llamadas microcodigos, apareciendo en las lineas de control.
Estas salen de la UAL, los registros de la UCP, y la memoria.
Las LC, son salidas de una ROM denominada ROM de control, contiene combinaciones binarias que pueden aparecer en las LC para determinar que debe hacer la UC en cada paso de la ejecución de una instrucción, la RC las celdas no son de 8 bits, sino de n bits, cuando se accede a una celda una copia de su contenido pasa a sus lineas de salida, que son las LC de la UC. Esto secede con cada Ck. Las instrucciones se ejecute en 4 pasos indicados en concordancia con 4 Ck , hacen falta 4 ucod, para indicarle a la UC que hacer en cada uno de los 4 pasos de una instrucción.
Los dos primeros pasos (obtener la instrucción y decodificarla) son comunes a todas las instrucciones.
Para ejecutar una instrucción primero la UC leera en la RC el ucod1, con lo cual los 0s y 1s del ucond1 al aparecer sobre las LC abriran y cerraran caminos que pase de memoria a RI. La UC habra localizado en la RC el ucod2 en las LC, decodificacion de la instrucción que esta en RI; el ucod3 sobre las LC, hara que el dato a operar llegue a RDA, a la par que permite localizar el ucod4 dado que siempre esta debajo del ucod3.
Los 0s y 1s del ucod4 determinaran que la UC ordene concretar la operación ordenada, esta RI, luego del ucod4 se acceda siempre al ucod1.
Este conjunto de combinaciones constituyen la inteligencia de un computador, son maquinas microprogramazas.
¿Cuáles son las operaciones logicas que realiza la UAL, y como se comparan numeros en un computador por medio de ella?
La denominación “Logica” de la UAL se debe a que tambiem efectue operaciones logicas, como la AND (^), OR ( ) y la negacion (-). Los valores “verdadero” y “ falso” se representarian por 1 y 0.
La operación AND queda definida asi: 0^0=0 0^1=0 1^0=0 1^1=1
Combinación que tenga 0 como anteultimo bit; si el resultado es cero implica que dicho bit es 0. Si el resultado es distinto de cero implica que ese bit vale 1 (respuesta si), con lo cual se debe incrementar en uno el contador de respuestas positivas citado.
La UAL es un simple circuito calculador, no tiene “ inteligencia” de tipo deducativo como puede insinuar su denominación “ logica “.
Para comparar dos numeros A y B a fin de saber si A es menor, igual o mayor que B en la UAL se resta A-B.
En un conmutador para conocer, si un numero binario es el 3192, es restarle 3192. Si el resultado es 0, sera dicho numero.
¿ Que son los indicadores (“flags”) de resultado generados por la UAL, contenidos en el Registro de Estado de la UCP?
Los registros junto con el resultado de una operación la UAL genera (mediante indicadores(flags); un pequeño “ resumen” de las caracteristicas del mismo.
Estos indicadores constituyen el Registro de Estado.
Si al hacer una resta aparece un 0 implica que los numeros restados son iguales, es distinto de cero, que son distintos.
El indicador Z (“de zero”) vale 1 (ZR) si el resultado fue 0, y vale 0 si el resultado no fue 0 (NZ).
El indicador S (de signo) para enteros vale 1 NG si el resultado fue negativo, y valor 0 si el resultado fue positivo (PL).
El indicador V ( de overflow) vale 1 (OV) si el resultado como numero entero supera el maximo valor representable; caso contrario vale 0 (NV).
La maquina toma decisiones en funcion del valor de los flags.
¿En que se diferencia la UAL y el coprocesador matematico que opera con numeros reales representados en “punto flotante” y como opera este?
La UAL solo realiza operaciones aritmeticas con numeros naturales o enteros.
Para operar en la UAL numeros fraccionarios, el programa que ordena lugar donde esta la coma, y operar los numeros como si fueran enteros.
De esta forma no se pierde tiempo en la ejecución de instrucciones adiccionales, que lleven la cuente de la ubicación de la coma, como se requiere si se usa la UAL.
Los numeros “reales”. Para que el coprocesador puede operarlos deben estar codificados en “ punto flotante”. El “copro” tambien se denomina “Unidad de Punto Flotante”, en realidad en el interior del computador se representa solo con numeros binarios, sin comas.
Existen instrucciones para cada tipo de numero a procesar, cuyos codigos determinan, si la operación aritmetica se realizara en la UAL o en el “copro”. El copro de una Pentium permite operar en doble precision extendida con numeros de 80 bits, mientras que la UAL del mismo puede operar 2 numeros de 32 bits.
Las siglas 80x87 se refieren a copros de Intel.
Realizan las 4 operaciones aritmeticas basicas, calculan raiz cuadrada, exponenciaciones, valor absoluto, logaritmos, funciones trigonometricas y trascendentales en general.
Procesan datos como numeros en FP (reales) de 32, 64, 80 bits, enteros de 16, 32 y 64 bits, y datos BCD de 18 digitos decimales.
Las instrucciones para el Pentium y para el copro pueden ser ejecutadas por ambos en forma simultanea.
En el registro de Estado del copro informa entre otras, si un resultado no esta fuera de rango de representación, o si un operando esta mal representado.
Estos ultimos permiten determinar si un numero es>=< que el de la cima top de la pila. Copro y Pentium se pueden comunicar a traves de “ports” direccionables.
El copro solo puede acceder a memoria a traves del 80x86 o Pentium. Para multimedia (MMXtm) se ejecutan en un coprocesador dedicado a MMX, puede existir para video, para entradas/salidas.
Un coprocesador es como una extencion de procesador centyral, que colabora con este trabajando paralelo y proporcionando registros extras.
¿Qué son los MIPS y las MFLOPS?
Millones de instrucciones por segundo MIPS.
Un pentium actual de 1 Ghz ejecuta hasta 3 instrucciones por ciclo, unos 3000 MIPS.
Los MFLOPS megaflops son las millones de operaciones en punto flotante por segundo que puede realizar un procesador a diferencia de los MIPS los MFLOPS depende del procesador y del programa elegido.
¿Cómo viajan los bits de un lugar a otro en un computador?
Los bits de los numeros binarios, pueden existir dentro de un computador de dos formas:
1. Almacenados
2. Transmitiendose.
Dos estados generados por medio circuitos electronicos, escritura se puede pasar muy rapidamente de un estado al otro.
Este yipo de señales electricas, restringidas a toma son dos valores o niveles (alto o bajo), se denominan señales digitales binarias o simplemente binarias.
Esta señal electrica “portadora” y transportadora de información binaria.
Cuando en una escritura de memoria, una copia del registro de datos RDA debe ir hacia memoria. El esquema seria el mismo que la figura cambiando solo los nombres del origen y destino
Esta forma de enviar varios bits juntos de un lugar a otro por varios cables, se denomina transmisión paralelo. Por un cable se puede enviar un solo bit por vez.
La tranmision serie o serial supone enviar por un solo cable, uno tras otro, los bits que se quiere transmitir.
En la transmisión serie, para poder distinguir ceros o unos repetidos, se requiere que los 5 ó 0 volts que representa cada bit duren un lapso de tiempo fijo estipulado.. Por ej: si en un cable cada bit dura un milisegundo la transmisión en serie requiere sincronizar ambos extremos de la linea. Llevaria 8 milesima de segundo enviar los 8 bits (contra una milesima si se hace en paralelo.
La transmisión paralelo solo puede darse entre lugares proximos dado que a la interferencia electromagnetica, una impresora se conecta en paralelo si esta proxima al computador, y en serie en caso de estar a varios metros del mismo.
¿Qué es información digital, y que significa computador digital?
Es caracteristica de la información digital y de los fenómenos digitales en general, que entre 2 estados, posiciones, o valores definidos, no existen otros intermedios.
Digital se ha convertido en sinonimo de numero.
Los relojes digitales indican cuantitativamente la hora mediante numeros.
La denominación Computadoras digitales indica el tipo de maquinas que operan con señales electricas binarias, que siempre es posible representar mediante numeros binarios.
En laboratorios de fisica o matemática pueden exitir computadores analogicos. En estos la tension electrica no esta restringida a dos valores como en los digitales.
¿Qué es información analogica?
Existe un sinnúmero de dispositivos ideados para estimar o medir magnitudes fisicas, los cuales presentan variaciones analogas, a estas.
Se ha contruido en todos los casos un analogo, un sistema analogico, cuya salida brinda información analogica, esto es una indicacion (señal) que puede variar en forma analoga ( señales analogicas).
En un escáner mediante una fila de fotodiodos ( uno al lado de otro) muy sensibles a las variaciones luminosas, se barre una imagen que se quiere almacenar en memoria. Una luz ilumina la zona que se esta barriendo y los fotodiodos sensan la luz reflejada por la pequeña superficie que esta debajo de cada uno.
Teóricamente existen infinitos tonos de grises, por lo cual la corriente que regula cada fotodiodo puede tomar infinitos valores entre los dos extremos para el negro y el blanco.
En general, una señal electrica analogica puede variar a lo largo del tiempo de una manera continuada, gradual, sin saltos bruscos, entre dos valores extremos que determinan un rango, y en un instante dado puede tener un valor cualquiera con significado informativo dentro de dicho rango.
EJ: si a una habitación cuya lampara electrica en lugar de estar simplemente gobernada por una llave ( si – no), lo esta mediante un potenciómetro regulador de intensidad luminosa. Si giramos la lampara esta variando de intensidad de manera analoga a las variaciones a que sometemos el regulador.
Cuando hablamos sobre el micrófono de un telefono, producen vibraciones analogas. Hace variar la corriente electrica que circula de modo analogo a las vibraciones de las cuerdas vocales.
Una señal electrica analogica sirve para transmitir variaciones de presion. Si estas señales llegan a un parlante o por lo que se llaman señales de audio.
La comunicación entre dos computadoras por via telefonica supone la existencia en cada extremo de un dispositivo periferico modulador / demodulador (MODEM). Cuando un computador transmite datos a otro, el modem del primero actua como modulador.
Modulacion: variaciones representadas en unos y ceros. Proceso de conversión digital a analogo.
¿Qué significa una conversión analogica-digital ( A/D) y en que perifericos tiene lugar?
Cuando nos valemos de numeros para medir cuantitativamente una magnitud analogica, estamos efectuando una conversión analogico – digital ( A/D).
En el interior de un computador solo pueden existir señales digitales, y que señales provenientes del exterior son analogicas, se requiere ademas que en dichos perifericos se lleve a cabo una conversión A/D. Igualmente sera necesario convertir en señales electricas digitales el movimiento de la bolita de un mouse, o las señales analogicas de audio y video que llegan a una plaqueta para multimedia.
En relacion con la digitalización de estas ultimas (semejante a la que se hace antes de grabar musica en un CD de audio) trataremos una forma de conversión A/D. En los instantes t1, t2, t3… se toma una muestra, o sea se mide el valor de una señal electrica analogica hipotetica que varia entre 0 y 15 volts.
T1 es de 0101=5 volts, valor entero aproximado al valor real que es 5,4 volts.
En t2 y t3 los valores enteros 1001= 9 en vez de 8,8 volts, 1100 = 12 en vez de 11,6 volts. Si estos se unen, resulta una figura de forma parecida a la original.
Si en lugar de tomar 16 niveles de valor se determinan 32, existira un menor error de cuantificacion. Cuantas mas muestras se tomen de la señal, mayor sera la correspondencia entre la señal analogica y los numeros que representan tan puntos cuantificados de ella en memoria, requiriendose mayor espacio en esta para guardarlos.
La conversión A/D que tiene lugar en un modem se llama “demodulacion.
En un mouse comen l conversión A/D es en parte mecanica. Los dientes de cada ruedita al girar van dejando pasar o cortando un haz de luz que incide sobre ellos, generada por un dispositivo fotoemisor. El movimiento continuado de la bolita transmitido a las dos rueditas se convierte en dos series de señales digitales. Se ha realizado asi una conversión A/D.
¿Qué implica una conversión digital-analociga (D/A) y que perifericos la llevan a cabo?
Mientras que una conversión A/D esta relacionada con la entrada de datos desde el exterior hacia un computador, una conversión D/A se requiere para ciertos tipos de salida desde este hacia el mundo exterior.
Una conversión D/A se realiza en una plaqueta de video para que el monitor ( hoy dia analogo) pueda brindar una amplia graduación de colores, a fin de obtener una imagen mas real.
Tambien se requiere conversión D/A para la información que recibe un periferico graficador. (“plotter”).
¿Qué hardware encontramos para la entrada/salida de datos, desde los perifericos hasta la porcion central de un computador?
Perifericos: dispositivos en la periferia de un computador. Tambien se denominan unidades de entrada o de salida.
Un periferico oficia de frontera entre el exterior y el interior de un computador.
Los perifericos fuera del gabinete son: teclado, mouse, impresora, etc…
Los perifericos dentro del mismo son: unidades de disco, flexibles, rigidos, etc…
Podemos distinguir las siguientes etapas de hardware:
1. en el periferico encontramos circuitos electronicos que constituyen lo que denominamos “ electronica del periferico”
2. un cable conteniendo varios conductores con un conector correspondiente a una plaqueta interfaz insertable en la motherboard.
3. la plaqueta interfaz porta de un nivel intermedio de electronica que llamaremos “ electronica intermediaria”. Circuitos con memoria de esta constituyen registros denminados ports. ( puertos)
4. A un bus de E/S de la plaqueta principal ( motherboard) estan conectados varios zocalos donde se insertan plaquetas interfaces. En la motherboard de una PC puede haber distintos tipos de buses de E/S que cumplen esta funcion, pero con distinta velocidad de transferencia de datos.
¿De que forma intervienen las cuatro etapas de hardware citadas en operaciones de E/S, desde o hacia distintos perifericos?
El mouse: en el mismo tiene lugar la conversión de A/D como comienzo de cada operación de entrada. Los pulsos generados son enviados en serie por la electronica del mouse, a traves de un conductor contenido en el cable de salida. Conectado a la plaqueta de multifunción donde esta la interfaz “ port serie”, elegida para el mouse ( electronica intermediaria). Un circuito de esta es un registro de port de datos siendo como todo registro, hardware dedicado al almacenamiento temporario de los datos.
Del port, dichos datos salen del paralelo, byte por byte, a traves de las lineas de datos de un bus de E/S, y asi llegan al registro AX de la UCP. Por ultimo, del registro AX pasan a memoria, donde un programa hace que el cursor del mouse aparezca en pantalla.
La impresora: la operación de salida tiene lugar cuando pasan de memoria principal al registro AX datos a imprimir. Estos bits de datos desde AX y a traves del bus ISA, llegan a un registro port de datos de la interfaz que los guarda temporariamente. Cada byte a imprimir pasa en paralelo a la memoria de almacenamiento temporario de este periferico. Esta tambien se encarga de convertir la información binaria a imprimir, contenida en su memoria, en señales graficas en tinta negra o color sobre un soporte de papel, que oficia de mundo exterior.
El teclado: esta contenida en una pastilla con un microprocesador dedicado. El mismo detecta que tecla se pulso o libero. Luego envia una serie, hacia el registro ports del teclado, el codigo binario de dicha tecla por una linea. La electronica intermediaria del teclado conocida como controladora de teclado, esta en la plaqueta principal.los 8 bits del codigo de la tecla siguen en paralelo por el bus ISA, hasta el registro AX, de donde van a memoria principal.

Modelo de Von Neumann: (pag 114)
• Existe una sola UCP, que procesa en secuencia una instrucción tras otra. Ejecuta una sola instruccion por vez mediante una serie de pasos.
• Las instrucciones a ejecutar y los datos a procesar, codificados en binario, deben almacenarse en una rapida memoria interna (memoria principal) antes de realizar el procesamiento de los mismos.
• Existen instrucciones de Salto, que ordenan a la UC discontinuar o no la secuencia de instrucciones que viene ejecutando, para pasar a ejecutar otra secuencia, cuya primer instrucción se debe poder localizar.
Cinco pasos o etapas basicas para ejecutar una instrucción. Una de las primeras mejoras en velocidad para el modelo, fue efectuar el paso 5 mientras se espera el dato a operar ( paso 3) quedando asi 4 subprocesos tipicos por lo que pasa la ejecución de cada instrucción: los cuales progresan con cada pulso reloj.


Historia de la computacion ( pag 155 a 160).

Computar = contar, calcular.
Dos formas ancestrales de procesamiento:
• El uso de los dedos. ( digito venga de la palabra dedo)
• El uso de abaco para para contar y calcular.

Calculo: del latin calculus (piedra)
El abaco fue motivo de varias mejoras que le dieron mas velocidad de computo y portabilidad. Tiene varillas finas de madera paralelas, sujetas a una base, sobre las cuales se podian ensartar las “cuentas”.

10.000 AC: en el medio oriente se emplean medallones de arcilla con sistemas decimal y hexadecimal

5.000 AC: en babilonia se han encontrado tablillas de arcilla donde se indican paso a paso procedimientos algoritmicos para calculos complejos con variables

Siglo XIII: el monje Raimundo Lulio crea la maquina de la verdad formada por 3 digitos que permitian inferir la verdad o falsedad de enunciados conformados con combinaciones de letras de los discos.
Siglo XV: se introduce la coma decimal para separar la parte entera de la fraccionaria.

1614: Juan Neper, escocés concibe la representación de cualquier nro. N como 10X, siendo x lo que se dio en llamar el logaritmo. Dieron el nacimiento a las reglas de calculo utilizadas hasta 1970 como calculadoras portatiles.
1623: Schickard, aleman construye para Kepler, un reloj de calculo, basado en ruedas contadoras, para hacer sumas y restas de hasta 6 digitos.
1642: Pascal, frances, inventa una pequeña calculadora mecanica con engranajes capaz de sumar numeros y totalizar su resultado. La maquina hacia restas por el metodo complemento a la base (diez) del minuendo.
1671: Godtfried W Leibnitz, aleman, incorpora a la calculadora de pascal la multiplicación y division.
Tanto Pascal como Leibnitz se basan en la accion de contar.
1703: Leibnitz estudio el sistema binario de numeración.
1808: Joseph Jacquard, franses, perfecciona el uso de cartones perforados. Se tenia asi, una maquina de control de procesos.
1823: Charles Barbage construye su maquina de diferencias donde calculaba numeros sucesivos de polinomios de 2do. Grado con 8 decimales, construidos por ruedas similar al que uso pascal.
1832: Charles Barbage, ingles, fue el primero que intentar construir una maquina de calcular automatica para cualquier tipo de calculos. No pudo concretarla.
Lady Lovelace colaboradora de Barbage.
1854: George Boole: tres operaciones logicas: negacion, conjuncion y disyuncion.
1890: Herman Hollerith, incorpora las tarjetas perforadas al proceso de datos para llevar el censo poblacional. Vio que si o no bastaba. Invento la maquina tabuladota que generaban o no corrientes electricas.
1896: Hollerith fundo una compania que mas tarde se fusiono con IBM.
1907: Lee de Forest, inventa la válvula electronica triodo de vacio.
1925:Vanevar Busch, construye una maquina capaz de resolver ecuaciones diferenciales con reles.
1936: Honrad Zuse, inicia la construccion de la calculadora digital automatica.
1936: Alan Turing propuso un modelo matemático de automata general maquina de turing asimilable a una computadora.
1937: Howard Aitken con apoyo de IBM empieza a desarrolar la calculadora MARK 1 con reles basada en el modelo de Barbage.
1938: Claude Shannon, propone tratal la logica deductiva en la forma conocida como álgebra de Boole mediante el sistema binario.
1939: G Atanasoff y C Berry construye la Iowa prototipo de calculadora digital electronica con válvulas electronicas. Tenia memoria basada en capacitores (DRAM)
1939: George Stibitz construye la Model T, calculadora con reles
1941: Zuse inventa la calculadora automatica programable Z3 de K. 600 reles electronicos.
1942: Calculadora electronica automatica con válvulas electricas.
1943: se construyo secretamente la computadora electronica Colossus. 2000 valvulas
1943: Se comienza a construir la ENIAC
1944: Zuse construye la primera con programa almacenado internamente.
1944: comienza a operar la Mark 1. realizaba 3 sumas por seg. 250.000 piezas y 800.000 mts de cable.
1944: Von Neumann junto con Burk y Goldstine plantearon la necesidad de que las maquinas posean una memoria interna para registrar.Planeo la convivencia de usar numeración binaria en el interior. Posibilitaria una mayor velocidad de procesamiento.
1946: funciona la ENIAC proyectada por Eckart y Mauchly. Pesaba 30 toneladas.
1947: F Williams desarrolla la memoria Williams interna (RAM) almacenaba electrostaticamente en la pantalla información binaria.
1948: Barden y Brattain descubren el efecto transistor.

Prototipos de computadoras con modelo de von neumann.
1949: opera la EDSAC proyectada por Williams. Primera de tipo von neumann.
1951: Se desarrolla la Wirlwind 1 20.000 sumas por seg. Con memorias internas RAM.
1952: Comienza a funcionar la computadora IAS creada por Eckart y Mauchty.

Las generaciones de las computadoras.
Existen 5 generaciones de las cuales las primeras 4 predominan el modelo de von neumann y la quinta generacion ya no.

Primera generacion (1952 a 1958): eran a válvulas electronicas. Existia 1 solo registro (AX) y almacenaba de 10.000 a 20.000 bytes en su memoria
Hardware:
1952: Univac por Eckart y Mauchly con 12 digitos decimales y memoria Williams.
1953: 701 IBM memoria Williams.
1955: 704 IBM primer maquina con Nº flotantes. 2,5 veces mas ra`pida que la 701.
1956: Pegasus primera en tener 8 registros.
1957: Burroughs era totalmente transistorada.
1958: 709 IBM Se consigue la simultaneidad de E y S de datos. Esta innovación son modificaiones del esquema basico de von neumann. Ultima maquina de IBM a válvulas.
Software:
• Programación en lenguaje simbolico de maquina (Asembler): símbolos de nuestro alfabeto para facilidad del programador
• Unvac desarrolla los primeros lenguajes de programación.
• Mathmathic y Flowmatic crearon Algol y Cobol.
• 1954/7: Backus desarrolla Fortran que se empleo en la 709 IBM.
• Lenguaje LISP de J Mc Carthy
• Lenguaje Algol.
• Generan programas de manejo de discos. Estos programas son base del futuro Sistema Operativo. (SO)
Segunda Generacion (1959 a 1964)
Se impone el transistor mas confiable y a menor tamaño. Alcanza a cambiar de estado centenares de miles de instrucciones por seg.
Hardware:
1959: RCA 501 y NCR-GE 304 hacian 20.000 sumas por seg.
1959: Texas Instr patenta el circuito integrado ( Chip). Sera tecnología de la 3ª generacion.
1960: Serie 7000 / IBM celdas de 32 bits 25 veces mas rapida que la 701. la 7090 era igual que la 709 pero transistoreada.
1960: PDP/1 primer intento de realizar una minicomputadora.
1961: 1620 y 1401 IBM maquinas mas pequeñas para empresas.
1962: Atlas con memoria virtual.
1962: D 825 de Burroughs con 4 UC conectadas a 16 modulos de MP.
1963: B5000 de Burroughs pensada pàra un eficaz procesamiento del lenguaje de alto nivel.
1964: 7094 IBM 50 veces mas rapida que la 701.
Software:
• Lenguaje COBOL.
• Aparecen paquetes de software creado por los fabricantes.
• Surge el lenguaje APL.
• Software para simular la memoria virtual.
• Lenguaje PL/I para usuarios de IBM


Tercera Generacion (1964 a 1972):
Desarrollaron los circuitos integrados en pequeña y mediana escala permitiendo ser al equipo mas compacto, confiables y economicos. Aparecen las minicomputadoras.
Hardware:
1964: System 360 IBM. Con 16 registros comprendia una multiprogramacion compleja. Con memoria virtual y prememoria Cache.
1964: 6600 de CDC creada por Cray, para aplicaciones nucleares con unidades pipeline 10 veces mas rapida que la IBM 709.
1964: PDP/8 de DEC inaugura la era de las miniconputadoras. Su hard entraba en una caja de manzanas. 300.000 sumas por seg.
1965: Tecnología MOD con transistores de metal oxido semiconductor.
1966: PDP/11 para uso general.
1970: primer microprocesador 4004 de Intel opera de a 4 bits por vez con 2300 transistores.
1970: 8008 para 8 bits.
1971: 370 IBM con memoria virtual.
1971: Illiac IVcon 4 UC para trabajar en paralelo.
1971: Star 100 tambien trabajaba en paralelo.

Software:
• CP67 / CM6 para maquinas grandes, OS / MFT y OS / MVT para medianas y grandes y DOS / 360 para las mas chicas.
• Se universaliza el fortran y cobol. Aparecen otros lenguajes modulares para la facil correccion.
• 1965: de desarrolla Basic para inicializacion a la computación.
• Interaccion entre hombre – maquina
• 1970: nace el lenguaje PASCAL para programación estructurada.
• El mit termina el sistema operativo Multics
• Aparece el UNIX mas eficaces que las de IBM Hill Gates participo de este proyecto. Luego aplico aspectos para el sistema de DOS.
• Lenguaje PROLOG para inteligencia artificial.

Cuarta Generacion (1972 a …):
Se desarrolan los chips a gran escala de integración con millones de transistores permitio la llegada de los microprocesadores. Permitio la creación de microcomputado ras baratas se comunican a traves de modems t redes.
Hardware:
1972: Star 100 con instrucciones vectoriales.
1974: 8080 de Intel primer microprocesador de uso general.
1974: 6800 de motorota primer mouse e impresora laser
1975: Z80 de Zilog y el 6502 modelo hogareño
1976: Apple 1 microcomputadoras personales.
1976: Cray 1 supercomputador mas rapido del momento.
1977: Apple 2
1978: 8086 de Intel. Presenta 29.00 transistores y pipeline para ejecutar instrucciones.
1978: vax 11 / 780 y CBM 3032 micro 6502. Ram de 32 KB.
1979: 8088 de intel.
1979 : macintosh elige el 68000 de motorola
1980: Risc 1 y Mips eran hasta 5 veces mas rapidas.
1980: IBM lanza la PC XT con el 8088 64 KB
1981: Cyber 205 maquina vectorial
1981: Apple 2 plus con 48 KB y disquette de 5 ¼
1981 : Apple 3 con 96 KB ampliable a 256 KB
1981: VIC 20 primera computadora a color.
1982: 80286 de Intel. Memoria de ram de 16 MB. 12.5 mhz con 134.000 transistores.
1983: Atari 800
1984: aparece la Macintosh de Apple.
1984 370 XA de IBM 32 lineas de direccionamiento
1985: 80386 DX de Intel con 275.000 transistores. Memoria real de 4 GB. Y de 40 mhz.
1985: amiga 1000 exhibia 4096 colores. Creados por H packard.
1986:3090 IBM.
1986: cache internos en microprocesadores
1988: 30386 SX de Intel mas barata para ususarios. Con 16 KB de memoria real
80387 SX frecuencia de reloj de 33 mhz
1988: spectrum de H Packard, Mids, Pyramid de 8 a 10 millones de instrucciones por seg. Y frecuencias entre 15 y 30 mhz.
1988: 80486 DX memoria hasta 4 GB con 1.200.000 transistores y 50 mhz
1989: i 860 con pipeline acorta el tiempo de la ejecución de las instrucciones.
1990: Cray y mp velocidad de 6 Nseg.
1990: 80486 SX procesador externo.
1991: 80486 DX2 similar al DX pero de 66 Mhz.
1993: Pentium 80586 lee y escribe en 64 bits de memoria. Memoria real hasta 4 GB cache de 16 Kb 3.200.000 transistores y 100 mhz.
1994: Power PC 601 y 603 para escritorio y notebooks.
1994: Paragon de intel conecta a 4000 procesadores Risc en paralelo.
1995: Arquitectura P6 con cache externo de 512 KB. 31 millones de transistores.
1995: Pentium pro. 15 millones de transistores y hasta 200 mhz.
1996: Power PC 620 muy buena performance en puntos flotantes.
1996: K5 procesador AMD competencia de Intel
1996: Pentium MMX para multimedia y comunicaciones
1997: K6 de AMD 233 mhz. Agrega instrucciones multimedia.
1997: Pentium II 330 mhz mezcla de mmx y pro
1998: Pentium II xeon con cache mas + capacidad.
1999: celeron Pentium II sin cache. ( microprocesador barato)
1999: Pentium III 500 mhz a 1 Ghz. 9 transistores.
2000: Pentium IV 1.4 a 1.6 Ghz.
2001: Pentium IV xeon 1.4 a 1.7 Ghz
2002: Athlon de AMD 2 Ghz
2002: Itanium de intel e Itanium 2 de 1 Ghz
2003: Athlon AMD con procesadores optaron 4 GB de RAM
2003: Pentiem 4 2.6 a 3 Ghz
2003: Pentium 4 3.4 Ghz
2004: AMD 64 sistema de ahorro de energia.
Pentiem 4 EE con 2 MG de Cache L3.

Software:
• Se impone la programación estructurada.
• Intel creo el 8080 y suministro el programa CP / M para ejecutar programas y dar ordenes.
• Bill Gates implanta el lenguaje BASIC para las microcomputadoras.
• Hill Gates termina el sistema operativo DOS.
• Versión 1.1 dos
• Aparece la interfaz grafica Windows 1.0 de Microsoft.
• Versión 3.2 MS DOS
• MS / DOS 3.3 para PS / 2 de IBM.
• IBM y Microsoft lanzan el OS/2
• Versión 4.0 del MS DOS para discos mayores de 32 bits.
• Sale la versión 3.1 y DOS 5.0
• Aparece Windows NT y la versión 6.0
• Aparece el sistema operativo Windows 95
• IBM lanza el OS / 2 Warp
• Windows 98
• Windows 2000
• Windows XP
• Windows CE para equipos moviles
• Windows XP para 64 bits p/ optaron y athlon 4


Proyecto de la quinta generacion:
En 1982 japon anuncio el comienzo del proyecto con un lapso de 10 años con el fin de creas maquinas paralelas con inferencias logicas.
Se busca:
• Mayor velocidad de procesamiento
• Inteligencia artificial: desarrolar sistemas informativos inteligentes.
1. sistemas expertos: brindar info relevante sobre ciertos temas.
2. robotica: para aplicaciones industriales.
3. procesadores de lenguajes humanos: facilitaria la comunicaron entre la computadora y el hombre.