Arquitectura de la unidad de sistema

La arquitectura de una computadora explica la situación de sus componentes y permite determinar las posibilidades de que un sistema informático, con una determinada configuración, pueda realizar las operaciones para las que se va a utilizar. A continuación unos conceptos de la arquitectura de las computadoras:
Introducción a la arquitectura de las computadoras
La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema que conforma una computadora. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.

La arquitectura básica de cualquier ordenador completo está formado por solo 5 componentes básicos: procesador, memoria RAM, disco duro, dispositivos de entrada/salida y software.

Conceptos iniciales
Un computador es un sistema secuencial síncrono complejo que procesa información, esta se trata de información binaria, utilizando solamente los dígitos de valores lógicos ‘1’ y ‘0’. Estos valores lógicos binarios se corresponden con valores de tensión eléctrica, de manera que un ‘1’ lógico corresponde a un nivel alto a 5 voltios y un ‘0’ lógico corresponde a un nivel bajo de tensión cercano a 0 voltios; estos voltajes dependen de la tecnología que utilicen los dispositivos del computador.

Tipos de Arquitectura:

SISD (Single Instruction Single Data):
Este es el modelo tradicional de computación secuencial donde una unidad de procesamiento recibe una sola secuencia de instrucciones que operan en una secuencia de datos.


SIMD (Single Instruction Multiple Data):
A diferencia de SISD, en este caso se tienen múltiples procesadores que de manera sincronizada ejecutan la misma secuencia de instrucciones, pero en diferentes datos. El tipo de memoria que estos sistemas utilizan es distribuida.


MIMD (Multiple Instruction Multiple Data):
Este tipo de computadora es paralela al igual que las SIMD, la diferencia con estos sistemas es que MIMD es asíncrono. No tiene un reloj central. Cada procesador en un sistema MIMD puede ejecutar su propia secuencia de instrucciones y tener sus propios datos. Esta característica es la más general y poderosa de esta clasificación.


MIMD se clasifican en:

Sistemas de Memoria Compartida:
En este tipo de sistemas cada procesador tiene acceso a toda la memoria, es decir hay un espacio de direccionamiento compartido. Se tienen tiempos de acceso a memoria uniformes ya que todos los procesadores se encuentran igualmente comunicados con la memoria principal y las lecturas y escrituras de todos los procesadores tienen exactamente las mismas latencias; y además el acceso a memoria es por medio de un ducto común. En esta configuración, debe asegurarse que los procesadores no tengan acceso simultáneamente a regiones de memoria de una manera en la que pueda ocurrir algún error.
Sistemas de Memoria Distribuida:

Estos sistemas tienen su propia memoria local. Los procesadores pueden compartir información solamente enviando mensajes, es decir, si un procesador requiere los datos contenidos en la memoria de otro procesador, deberá enviar un mensaje solicitándolos. Esta comunicación se le conoce como Paso de Mensajes.
Sistemas de Memoria Compartida Distribuida:

Es un cluster o una partición de procesadores que tienen acceso a una memoria compartida común pero sin un canal compartido. Esto es, físicamente cada procesador posee su memoria local y se interconecta con otros procesadores por medio de un dispositivo de alta velocidad, y todos ven las memorias de cada uno como un espacio de direcciones globales. El acceso a la memoria de diferentes clusters se realiza bajo el esquema de Acceso a Memoria No Uniforme (NUMA), la cual toma menos tiempo en accesar a la memoria local de un procesador que accesar a memoria remota de otro procesador.

MISD (Multiple Instruction Single Data).
En este modelo, secuencias de instrucciones pasan a través de múltiples procesadores. Diferentes operaciones son realizadas en diversos procesadores. N procesadores, cada uno con su propia unidad de control comparten una memoria común.

Arquitectura Von Neumann:
Tradicionalmente los sistemas con microprocesadores se basan en esta arquitectura, en la cual la unidad central de proceso (CPU), está conectada a una memoria principal única (casi siempre sólo RAM) donde se guardan las instrucciones del programa y los datos. A dicha memoria se accede a través de un sistema de buses único (control, direcciones y datos).


En un sistema con arquitectura Von Neumann el tamaño de la unidad de datos o instrucciones está fijado
por el ancho del bus que comunica la memoria con la CPU. Así un microprocesador de 8 bits con un bus de 8 bits, tendrá que manejar datos e instrucciones de una o más unidades de 8 bits (bytes) de longitud. Si tiene que acceder a una instrucción o dato de más de un byte de longitud, tendrá que realizar más de un acceso a la memoria.

LA ARQUITECTURA MULTIUSUARIO
 A inicios de 1970, basándose en la arquitectura de Non Neumann, se le realiza una mejora, integrando un DMA (direct access memory) ó acceso directo a memoria, la cuál permite que los dispositivos se comuniquen de manera directa con la memoria sin la necesidad de la intervención del microprocesador, por lo que este último puede entonces dedicarse a otras actividades y se libera de carga de trabajo, con ello se vuelve mas eficiente el sistema.

De este modo el procesador asigna tiempos a varios usuarios y cada uno percibe que que trabaja de manera exclusiva con un equipo.


LA ARQUITECTURA MULTIPROCESO:
Durante los años 70, se desarrolla un tipo nuevo de arquitectura denominada multiproceso, en la cuál se asignan tiempos a los procesos los cuáles pueden permanecer en varios estados como "modo espera", "modo ejecución", "modo cancelación" y "fin de proceso". El modo multiproceso necesita de una gran cantidad de memoria física disponible en el equipo.


LA ARQUITECTURA DE MEMORIA VIRTUAL:
Debido al alto costo relativo de la memoria y que la arquitectura multiproceso necesita de grandes cantidades de memoria disponible, se opto por un sistema de emulación de la misma, utilizado el espacio libre de dispositivos como discos duros ó disquetes (actualmente un ejemplo muy popular es la función del Software readyboost de Microsoft Windows Vista que permite utilizar el espacio disponible en memorias USB ó unidades SSD).


LA ARQUITECTURA DE REDES DE DATOS LAN:
A finales de la década de los anos 70 hasta la fecha en las redes mas avanzadas, se utiliza esta arquitectura que interconecta los equipos entre sí ó los concentra en uno principal llamado servidor ó host. Esta arquitectura permite que se compartan recursos tanto Hardware como Software y reduce costos de operación.


A Continuación algunos conceptos sobre la arquitectura de las computadoras: 

1. Monitor: Es un dispositivo electrónico de salida de la computadora en el que se muestran las imágenes y textos generados por medio de un adaptador gráfico o de video de ésta. ¿Qué es Monitor? » Su Definición y Significado [2021] (conceptodefinicion.de)


2. Teclado: Es un instrumento externo que es representado por un conjunto de teclas, estas deben encargarse de ingresar información a una computadora o dispositivo por medio de diversos caracteres, entre ellos, letras, números y símbolos. ¿Qué es Teclado? » Su Definición y Significado 2021 (conceptodefinicion.de)

3. Impresora:
 Es uno de los periféricos que pueden conectarse a la PC o a la Notebook y a través del cual se puede obtener una copia, o varias, de aquellos documentos almacenados en el equipo, ya sea textos o imágenes, dado que la misma los imprime en papel o en transparencias empleando cartuchos de tinta o tecnología laser. 
Definición de Impresora » Concepto en Definición ABC (definicionabc.com)


4. Gabinete: Es el armazón que contiene los principales componentes de hardware de una computadora: su CPU, tarjeta madre, microprocesador, memoria, disco rígido y unidades internas (lector de CD o DVD, etc.). Definición de gabinete - Qué es, Significado y Concepto (definicion.de)


5. PC: Es una computadora u ordenador. El término suele aludir específicamente a una computadora de escritorio (u ordenador de sobremesa), que se conecta a la corriente eléctrica y se mantiene siempre en el mismo lugar. Definición de PC - Qué es, Significado y Concepto (definicion.de)


6. Conectores externos: 
se utilizan para conectar diversos tipos de periféricos y dispositivos a un PC. La mayoría de estos conectores están en la parte trasera de una placa base, pero algunos de ellos también pueden aparecer en la caja de tu PC. ▷ Conectores externos de una placa base ? (profesionalreview.com)


7. Conectores internos: Son aquellas ranuras de expansión que se conectan a la placa base, además de los puertos internos o interfaces. 9.Conectores internos y Puertos - infomatica 1º Tema (google.com)


8. Zocalo de microprocesador: Es un tipo de zócalo electrónico instalado en la Placa base y se usa para fijar y conectar el microprocesador, sin soldarlo para que este último pueda ser extraído fácilmente en cualquier momento. Zócalo de CPU - Wikipedia, la enciclopedia libre


9. Mouse:
 Es la parte del computador que te permite interactuar con los objetos que aparecen en la pantalla, por medio de un cursor o puntero que verás en el monitor. Informática Básica: ¿Qué es un ratón o mouse? (gcfglobal.org)


10. Unidad de disquetes: Representan el método de almacenamiento de datos más antiguo de las PC. son independientes unos de otros, lo que indica que se pueden grabar datos en un disquete en una unidad y luego llevar éste a otra unidad y leer los datos almacenados sin problemas. Unidad de disquete - GlosarioIT: Glosario Informático


11. Unidad de CD-ROM: Esta unidad sirve para leer los discos compactos (CD-ROM) en los que vienen casi todos los programas y para escuchar CD de música en el PC. La velocidad de una unidad de CD ROM depende dos factores: la tasa de transferencia de datos (lo más importante y el único dato que le mencionarán) y el tiempo de acceso. UNIDAD DE CD-ROM: - parte interna del computador (google.com)



12. Unidad de DVD:
La unidad de DVD es el dispositivo que hace referencia a la multitud de maneras en las que se almacenan los datos: DVD-ROM (dispositivo de lectura únicamente), DVD-R y DVD+R (permiten grabar una sola vez), DVD-RW y DVD+RW (permiten grabar y luego borrar). También difieren en la capacidad de almacenamiento de cada uno de los tipos. DVD - Wikipedia, la enciclopedia libre




13. Tarjeta de expansión: E
s una tarjeta con la que se intenta incrementar la funcionalidad de un PC. Es decir, este tipo de dispositivos añaden características a una placa base. Qué es y para qué sirve una tarjeta de expansión de PC (hardzone.es)


14. Tarjeta de video: Es un elemento de los ordenadores que descifra y decodifica el lenguaje que se produce dentro del procesador del equipo para convertirla en símbolos, imágenes y representaciones que pueden ser entendidas por el usuario final, de esta manera, la tarjeta de video es el dispositivos computarizado que procesa el resultado final que el sistema elabora para la computadora para quien la usa. ¿Qué es Tarjeta de Video? » Su Definición y Significado [2021] (conceptodefinicion.de)

15. Conector de ventilador: Son unos conectores, normalmente de 3 pines, aunque en el caso del CPU_FAN (conector del ventilador del procesador) encargados de suministrar corriente a los ventiladores. Computación Avanzada: Conector del Ventilador del Procesador (hasminaguilartec.blogspot.com)


16. Disipador: Es un instrumento que se utiliza para bajar la temperatura de algunos componentes electrónicos. Su funcionamiento se basa en la ley cero de la termodinámica, transfiriendo el calor de la parte caliente que se desea disipar al aire. Este proceso se propicia haciendo circular el aire, permitiendo una eliminación más rápida del calor excedente. Disipador - Wikipedia, la enciclopedia libre

17. Procesador: Es el cerebro del sistema, justamente procesa todo lo que ocurre en la PC y ejecuta todas las acciones que existen. Cuanto más rápido sea el procesador que tiene una computadora, más rápidamente se ejecutarán las órdenes que se le den a la máquina. Procesador - Concepto, componentes y funcionamiento



18. Placa madre: Es la tarjeta de circuito integrado principal del sistema informático, a la que se acoplan los demás componentes que constituyen el computador. estas se fabrican en base a dimensiones estándar, conocidas como formatos, para garantizar que quepan dentro de los cascarones del CPU. Placa base - Wikipedia, la enciclopedia libre


19. Fuente de poder: Es un componente del computador que se encarga de transformar una corriente eléctrica alterna en una corriente eléctrica continua transmitiendo la corriente eléctrica imprescindible y necesaria a los ordenadores para el buen funcionamiento y protección de estos. Significado de Fuente de poder (Qué es, Concepto y Definición) - Significados


20. Ranura de expansión:
 Son conectores largos y estrechos ubicados dentro del computador. Una ranura de expansión permiten insertar una tarjeta de expansión. Casi todas las computadoras personales excepto las portátiles contienen ranuras de expansión (internas), lo cual permite agregar más funcionabilidad como memoria, tarjetas gráficas y soporte para dispositivos especiales. ¿Qué es una Ranura de Expansión? Definición y Tipos (cavsi.com)


21. Ranura de bus: Se trata de las conexiones para las tarjetas de expansión del sistema. Estas se conectan a través de un zócalo con el bus de datos procedente de la placa madre. El bus de datos se refiere a los conductos de la placa que transmiten las informaciones hacia las diferentes partes del ordenador. 
Buses y Ranuras de Expansión – PC sin Misterios



22. Ranura de memoria: Son los conectores en los cuales se conectan los módulos de memoria principal del ordenador. A estos conectores también se les denomina bancos de memoria. Ranuras de RAM - Partes de un ordenador fijo (google.com)

23. Ventilador: Es la que le sirve a la computadora refrigerarse, es un dispositivo electromagnético y su función es de sacar el aire caliente de interior del procesador, u otro dispositivo que calienta. VENTILADOR - PARTES INTERNAS DE UN COMPUTADOR (google.com) 


24. Disco duro: Es un dispositivo no volátil, que conserva la información aun con la pérdida de energía, que emplea un sistema de grabación magnética digital. Dentro de la carcasa hay una serie de platos metálicos apilados girando a gran velocidad. Sobre los platos se sitúan los cabezales encargados de leer o escribir los impulsos magnéticos. ¿Que es el disco duro? | carlos respuesta (wordpress.com) 


25. Memoria RAM: Es la memoria principal de un dispositivo, esa donde se almacenan de forma temporal los datos de los programas que estás utilizando en este momento. Sus siglas significan Random Access Memory, lo que traducido al español sería Memoria de Acceso Aleatorio, y es un tipo de memoria que te puedes encontrar en cualquier dispositivo, desde ordenadores de sobremesa hasta teléfonos móviles. Memoria RAM (upm.es)

26. Memoria Cache: Es un componente de hardware o software que guarda datos para que las solicitudes futuras de esos datos se puedan atender con mayor rapidez; los datos almacenados en una caché pueden ser el resultado de un cálculo anterior o el duplicado de datos almacenados en otro lugar, generalmente, da velocidad de acceso más rápido. Caché — Google Arts & Culture


27. Modem: Es un dispositivo que convierte las señales digitales en analógicas (modulación) y viceversa (desmodulación),​ y permite así la comunicación entre computadoras a través de la línea telefónica o del cablemódem. Sirve para enviar la señal moduladora mediante otra señal llamada portadora. Módem - Wikipedia, la enciclopedia libre


28. BIOS: Son las siglas en inglés de Basic Input Output System, que significa algo así como Sistema básico de entrada y salida. Es un firmware instalado en una memoria ROM (no volátil) del ordenador, frecuentemente en un chip dedicado. Es un elemento fundamental en el arranque de un PC porque es el puente entre el hardware y el software del sistema: esencialmente, es lo que le explica al software cómo debe funcionar el hardware. 
Qué es la BIOS en un PC: definición y características (hardzone.es)


29. Virus: Es un software que tiene por objetivo alterar el funcionamiento normal de cualquier tipo de dispositivo informático, sin el permiso o el conocimiento del usuario principalmente para lograr fines maliciosos sobre el dispositivo. Los virus, habitualmente, reemplazan archivos ejecutables por otros infectados con el código de este. Virus informático - Wikipedia, la enciclopedia libre


30. Antivirus: Es un tipo de software que se utiliza para evitar, buscar, detectar y eliminar virus de una computadora. Una vez instalados, la mayoría de los software antivirus se ejecutan automáticamente en segundo plano para brindar protección en tiempo real contra ataques de virus. ¿Qué es un antivirus? - Definición, significado y explicación | Verizon Fios
 


31. Zocalo de microprocesador: También conocidos como socket (en inglés), el zócalo de CPU es un tipo de zócalo electrónico instalado en la Placa base y se usa para fijar y conectar el microprocesador, sin soldarlo para que este último pueda ser extraído fácilmente en cualquier momento. Zócalo de CPU - Wikipedia, la enciclopedia libre


32. Backup:
 Es sino una copia de seguridad a mayor o menor escala. Puede ser una versión reciente de la información contenida en todos los equipos de nuestra compañía, o puede tratarse de servidores completos con ingentes cantidades de datos. ¿Qué es un backup? Y, ¿qué beneficios tiene realizarlo? | Clavei

33. Bus de procesador:
 Es la trayectoria de comunicaciones entre la unidad de procesamiento central (CPU) y los chips de soporte inmediatos, que se conoce como conjunto de chips. Este bus se usa, por ejemplo, para transferir datos entre la CPU y el bus principal del sistema, o entre la CPU y el caché de memoria externa. Tipos de buses de computadoras (sld.cu)


34. Bus de direcciones: Es un canal del microprocesador totalmente independiente del bus de datos donde se establece la dirección de memoria del dato en tránsito. El bus de dirección consiste en el conjunto de líneas eléctricas necesarias para establecer una dirección. Bus (informática) - Wikipedia, la enciclopedia libre


35. Bus E/S:
Permite a diversos componentes de la placa madre (USB, puerto serial o paralelo, tarjetas insertadas en conectores PCI, discos duros, unidades de CD-ROM y CD-RW, etc.) están integrado a la tarjeta madre, en una tarjeta madre muy posiblemente se encuentre diferentes tipos de buses.

El objetivo de que El bus esté conectado a la tarjeta madre es que los dispositivos que se conecten a ella, actúen como si estuvieran directamente conectadas con el procesador. Buses de entrada y salida: Buses de entrada y salida (busessalida.blogspot.com)

36. Linux:
Es un sistema operativo completamente libre y por lo tanto, gratuito. Un producto que a diferencia de Windows o macOS no es propiedad de una compañía, de ahí su gratuidad, sino de un gran número de compañías o personas que contribuyen con su desarrollo y van creando sus propias distribuciones Linux. Linux: qué es, historia y características del sistema operativo (adslzone.net)


37. IOS:
es un sistema operativo móvil de la multinacional Apple Inc. Originalmente desarrollado para el iPhone (iPhone OS), después se ha usado en dispositivos como el iPod touch y el iPad. Apple no permite la instalación de iOS en hardware de terceros. iOS - Wikipedia, la enciclopedia libre

38. Android: Es un sistema operativo móvil diseñado para dispositivos móviles con pantalla táctil como teléfonos inteligentes o tablets, pero que también lo encontramos en otros dispositivos como relojes inteligentes, televisores o incluso en los sistemas multimedia de algunos modelos de coches. Un sistema operativo desarrollado por Google y basado en el Kernel de Linux y otros softwares de código abierto. Android - Wikipedia, la enciclopedia libre

39. Windows: Es un conjunto de programas que posibilita la administración de los recursos de una computadora. Este tipo de sistemas empieza a trabajar cuando se enciende el equipo para gestionar el hardware a partir desde los niveles más básicos. Definición de Windows - Qué es, Significado y Concepto (definicion.de)

40. Sistema Operativo: Es un conjunto de programas que permite manejar la memoria, disco, medios de almacenamiento de información y los diferentes periféricos o recursos de nuestra computadora, como son el teclado, el mouse, la impresora, la placa de red, entre otros. ¿Qué es un sistema operativo? | Desarrollar Inclusión (cilsa.org)

41. BYTE: Unidad básica de información empleada en la informática y las telecomunicaciones, equivalente a un conjunto ordenado y regular de bits (código binario), generalmente estipulado en 8. Es decir: 8 bits equivalen a un byte, pero dicha cantidad puede alterarse, así que un byte es equivalente en realidad a n bits ordenados. Esta unidad no tiene un símbolo convencional de representación, pero en algunos países se emplea la letra B. Byte - Concepto, usos y escala de medidas

42. Cable coaxial: Es un cable utilizado para transportar señales eléctricas de alta frecuencia que posee dos conductores concéntricos, uno central, llamado núcleo, encargado de llevar la información, y uno exterior, de aspecto tubular, llamado malla, blindaje o trenza, que sirve como referencia de tierra y retorno de las corrientes. 
Cable coaxial - Wikipedia, la enciclopedia libre 


43. MEGABYTE: Es el nombre de una unidad de información equivalente a un millón de bytes aproximadamente. Se trata, por lo tanto, de un múltiplo del byte, unidad usada en el terreno de las telecomunicaciones y la informática. Megabyte - Wikipedia, la enciclopedia libre





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