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Questions and Answers
¿Cuál de los siguientes componentes es responsable de realizar operaciones matemáticas y lógicas en una computadora?
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¿Qué tipo de arquitectura computacional permite accesos simultáneos a instrucciones y datos?
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Dentro de la jerarquía de memoria, ¿cuál es el nivel más rápido y costoso?
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¿Qué acción corresponde a la fase de 'Ejecución' en el ciclo de instrucción?
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¿Cuál de los siguientes elementos facilita la interacción entre el usuario y la computadora?
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¿Cuál es la principal función del Bus de Control en un sistema bus?
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¿Qué característica define a una computadora con Arquitectura paralela?
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En el ciclo de instrucción, la fase de 'Almacenamiento' se lleva a cabo después de:
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¿Qué tipo de memoria se considera más lenta y menos costosa?
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¿Qué tipo de bus es responsable de transmitir datos entre componentes de la computadora?
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Study Notes
Arquitectura de Computadoras
-
Definición: Se refiere a la estructura y organización de un sistema computacional, incluyendo componentes, interconexiones y protocolos de comunicación.
-
Componentes Principales:
-
Unidad Central de Proceso (CPU):
- Realiza el procesamiento de datos.
- Compuesta por:
- Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Realiza operaciones matemáticas y lógicas.
- Unidad de Control (CU): Coordina las acciones de la CPU y supervisa la ejecución de instrucciones.
-
Memoria:
- Memoria Principal (RAM): Almacena datos y programas en uso.
- Memoria Secundaria: Dispositivos de almacenamiento como discos duros y SSDs.
-
Dispositivos de Entrada/Salida (E/S):
- Facilitan la interacción con el usuario y otros sistemas (teclados, ratones, impresoras, etc.).
-
Unidad Central de Proceso (CPU):
-
Tipos de Arquitectura:
-
Arquitectura von Neumann:
- Utiliza una única memoria para instrucciones y datos.
- Procesa datos de manera secuencial.
-
Arquitectura Harvard:
- Tiene memorias separadas para instrucciones y datos, lo que permite accesos simultáneos.
-
Arquitecturas paralelas:
- Permiten la ejecución de múltiples procesos simultáneamente (multi-core, GPU).
-
Arquitectura von Neumann:
-
Ciclo de Instrucción:
- Búsqueda: Recupera la instrucción de la memoria.
- Decodificación: Interpreta la instrucción.
- Ejecución: Realiza la operación indicada.
- Almacenamiento: Guarda el resultado en memoria.
-
Jerarquía de Memoria:
- Se organiza en niveles según velocidad y costo:
- Registros (más rápidos y costosos)
- Caché (intermedia)
- RAM (más lenta y menos costosa)
- Almacenamiento secundario (más lento y económico)
- Se organiza en niveles según velocidad y costo:
-
Sistema Bus:
- Conjunto de líneas de comunicación que conecta los componentes de una computadora.
- Tipos de buses:
- Bus de Datos: Transmite datos entre componentes.
- Bus de Direcciones: Lleva direcciones de memoria.
- Bus de Control: Coordina actividades y señales.
-
Arquitectura de Interconexión:
- Define cómo los componentes se comunican entre sí.
- Ejemplos incluyen redes de interconexión, buses y switches.
-
Consideraciones de Diseño:
- Rendimiento: Velocidad y eficiencia del sistema.
- Escalabilidad: Capacidad de ampliar el sistema.
- Consumo Energético: Importancia en aplicaciones móviles y servidores.
-
Tendencias Actuales:
- Procesadores multi-core y muchos núcleos.
- Arquitectura de computación en la nube.
- Computación cuántica como una nueva frontera de la arquitectura computacional.
Definición y Componentes
- La arquitectura de computadoras se enfoca en la estructura y organización de sistemas computacionales, abarcando componentes, conexiones y protocolos.
- La Unidad Central de Proceso (CPU) es el núcleo del procesamiento de datos, compuesta por:
- Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Realiza operaciones matemáticas y lógicas.
- Unidad de Control (CU): Coordina tareas y supervisa la ejecución de instrucciones.
- La memoria se clasifica en:
- Memoria Principal (RAM): Almacena datos y programas activos.
- Memoria Secundaria: Incluye dispositivos como discos duros y SSD.
Dispositivos y Tipos de Arquitectura
- Dispositivos de Entrada/Salida (E/S) permiten la interacción con usuarios y otros sistemas, incluyendo teclados y ratones.
- Tipos de arquitectura computacional incluyen:
- Arquitectura von Neumann: Usa una única memoria para instrucciones y datos; realiza procesamiento secuencial.
- Arquitectura Harvard: Posee memorias separadas para instrucciones y datos, permitiendo accesos simultáneos.
- Arquitecturas paralelas: Facilitan la ejecución de procesos múltiples simultáneamente, como multi-core y GPU.
Ciclo de Instrucción y Jerarquía de Memoria
- El ciclo de instrucción consta de cuatro etapas:
- Búsqueda: Recupera la instrucción de la memoria.
- Decodificación: Interpreta la instrucción.
- Ejecución: Realiza la operación correspondiente.
- Almacenamiento: Guarda el resultado en memoria.
- La jerarquía de memoria se organiza por velocidad y costo:
- Registros: Más rápidos y costosos.
- Caché: Intermedia en velocidad y costo.
- RAM: Lenta comparada con registros y más económica.
- Almacenamiento secundario: Más lento y de bajo costo.
Sistema Bus y Arquitectura de Interconexión
- El sistema bus conecta componentes mediante líneas de comunicación.
- Tipos de buses son:
- Bus de Datos: Transmite información entre componentes.
- Bus de Direcciones: Lleva direcciones de memoria.
- Bus de Control: Coordina actividades y señales en el sistema.
- La arquitectura de interconexión determina la comunicación entre componentes, utilizando redes, buses y switches.
Consideraciones de Diseño y Tendencias Actuales
- Factores de diseño importantes:
- Rendimiento: Impacta en la velocidad y eficiencia del sistema.
- Escalabilidad: Capacidad para expandir el sistema según sea necesario.
- Consumo energético: Fundamental en aplicaciones móviles y servidores.
- Tendencias actuales incluyen el uso de procesadores multi-core, computación en la nube y el desarrollo de la computación cuántica como frontier tecnológica.
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Description
Este cuestionario evalúa el conocimiento sobre la arquitectura de computadoras, incluyendo la estructura y organización de los sistemas computacionales. Se abordan componentes clave como la CPU, memoria y dispositivos de entrada/salida, así como los diferentes tipos de arquitectura, como la von Neumann.