Arquitectura de Computadoras

• Notas de estudio sobre la arquitectura y componentes de una computadora

Tipos de Computadoras

• PC: Computadora personal para uso individual con funciones variadas.
• Server: Computadora para ejecutar programas grandes para múltiples usuarios a través de una red.
• Supercomputadora: Computadora de alto rendimiento y costo elevado, equipada con los mejores componentes.
• Computadora Embebida: Computadora dentro de un dispositivo más grande, dedicada a una función específica y predefinida.
• PMDs (Personal Mobile Devices): Dispositivos móviles personales.

Evolución de la Computación

• Era PostPC: Periodo en el que las PCs ya no lideran las ventas de computadoras.
• Cloud Computing: Conjunto de servidores que ofrecen servicios a través de internet.
• Software as a Service: Modelo de entrega de software y datos como servicio, con aplicaciones alojadas en la nube, como un buscador web.

Rendimiento del Programa

• El rendimiento depende de varios factores:
• Algoritmos: Definen la cantidad de instrucciones necesarias.
• Lenguaje de Programación: Los lenguajes de bajo nivel son más rápidos de ejecutar que los de alto nivel.
• Compilador: Traduce el código para la computadora.
• Arquitectura: Una buena arquitectura evita cuellos de botella.
• Procesador: Determina la velocidad de procesamiento.
• Sistema de Memoria: Influye en la capacidad de procesamiento.
• Input/Output (I/O): Define la velocidad de ejecución de las operaciones de entrada y salida.

Arquitectura de una Computadora

• Principios clave de la arquitectura:
• Common Case Fast: Optimización del caso general sobre casos específicos.
• Pipelining: División de un programa en tareas que se ejecutan en paralelo.
• Abstraction: Simplificación de lo complejo a través de niveles de detalle.
• Dependability via Redundancy: Uso de componentes adicionales para asegurar la fiabilidad en caso de fallos.
• Hierarchy: Organización jerárquica de las instrucciones.
• Parallelism: Ejecución simultánea de instrucciones.
• Prediction: Predicción de las acciones futuras para optimizar el rendimiento.

Software de Sistemas

• Software que proporciona servicios esenciales:
• Sistemas Operativos: Gestionan los recursos de la computadora.
• Compiladores: Traducen lenguajes de programación de alto nivel a lenguaje ensamblador.

Lenguajes de Programación

• Tipos de lenguajes:
• Machine Language: Código binario.
• Assembly Language: Instrucciones simbólicas.
• Ensamblador: Programa que traduce el código simbólico a binario.
• Nivel Alto:
• Lenguaje más natural.
• Diseñados para necesidades específicas.
• Programas independientes de la computadora.

Componentes de una Computadora

• Componentes principales:
• Input
• Output
• Memoria: Almacena programas en ejecución y datos necesarios.
• Datapath: Realiza operaciones aritméticas.
• Control: Dirige el datapath, la memoria y los dispositivos I/O según las instrucciones del programa.
  • El Datapath y Control forman el procesador

Circuitos Integrados

• Circuito Integrado (Chip): Dispositivo que integra millones de transistores.

Hardware e Interfaces de Software de Bajos Niveles

• Interfaz Binaria de Aplicaciones (ABI): Interfaz entre el usuario y el sistema operativo utilizada por los programadores.
• Memoria Caché: SRAM (rápida) utilizada como buffer para una DRAM (lenta).

Redes

• Red de Área Local (LAN)
• Red de Área Amplia (WAN)