IA-64

Conjunto de instrucciones que forman la arquitectura de los microprocesadores Itanium de Intel, la primera familia de procesadores de 64 bits de esta empresa.

La arquitectura fue desarrollada al principio por Hewlett-Packard, al que luego se le agregó Intel.

La arquitectura IA-64 cambia dramáticamente comparado con las arquitecturas x86-32 y x86 usada en otros procesadores Intel. Tampoco es parecida a la otra arquitectura de 64 bits: x86-64 (AMD64 e Intel 64).

IA-64 está basada en un paralelismo explícito a nivel instrucción, con el compilador tomando decisiones acerca de qué instrucciones ejecutar en paralelo. Esto permite al procesador ejecutar hasta seis instrucciones por ciclo de reloj (ver frecuencia de reloj).

El primer Itanium fue lanzado en 2001, convirtiéndose para 2007 en el cuarto microprocesador más utilizado detrás del x86-64, el IBM POWER y el SPARC.

Los procesadores Intel Itanium 2 representan el diseño de producto más complejo del mundo con más de 1.700 millones de transistores. Esto permite obtener sólidas capacidades de virtualización, mejorar la confiabilidad y niveles de rendimiento líderes del mercado.

A diferencia de productos de los pocos fabricantes de procesadores RISC que siguen operando, la serie de procesadores Intel Itanium 2 ofrece libertad al usuario final a través de una amplia gama de opciones de software con más de 8.000 aplicaciones en producción. Los servidores y sistemas de cómputo de alto desempeño basados en el procesador Itanium ofrecen soporte de misión crítica para Windows, Linux, Unix y otros sistemas operativos.

Los últimos pentiums, son en realidad máquinas RISC que emulan a una máquina CISC por temas de retrocompatibilidad.

Memorias Semiconductoras

EL elemento básico de una memoria semiconductor es la celda de memoria y comparten ciertas propiedades que son:

· Presentan 2 estados estables con lo que se presentan 1 y 0

· Puede escribir en ella para fijar su estado

· Se pueden leer y detectar su estado

Los tipos de memoria pueden ser

· De acceso aleatorio (RAM)

· De solo lectura(ROM)

MEMORIAS RAM

LA RAM es una memoria volátil y debe estar siempre alimentada. Existen 2 tipos de memoria RAM.

· DRAM(RAM Dinámica) : Están hechas con celdas que almacenan datos como cargas eléctricas en condensadores Se le llama dinámica debido a la tendencia a que la carga almacenada se pierda incluso manteniéndola siempre alimentada

· SRAM(RAM Estática) :Usa compuertas lógicas entre ellas el slip flor. Una RAM estática retendrá sus datos en cuanto se mantenga alimentada

Tanto la RAM estática como dinámica se les debe aplicar continuamente voltaje de alimentación para mantener los valores de los bits

VENTAJAS Y DESVENTAJAS ENTRE SRAM Y DRAM

DRAM:

• son mas simples y mas pequeñas
• requieren mas circuiteria para el refresco
• usado para memorias grandes

SRAM:

• mas caras
• son mas rapidas

MEMORIAS ROM

Contienen un patro permanente de datos que por lo general no se pueden alterar. Son NO volatiles es decir, no requiere fuente de alimentacion para mantener memorizados los datos.Existen varios tipos de memoria Rom, que son los siguientes :

• PROM(memoria solo lectura programable) : es la mas economica de todas ,pude grabarse solo una vez.El procesos de escritura se lleva a acabo electricamente sobre un chip semiconductor y requiere un equipo especial para el proceso de escritura

• EPROM :se lee y escribe electricamente como la prom. Sin embargo todas las celdas de almacenamiento deben borrarse mediante la exposicion del chip encapsulado a radiacion ultravioleta. Las EPROM pueden modificarse multiples veces y es mas costosa que la PROM

• EEPROM(Memoria programable borrable de solo lectura) : Es una memoria no volátil y es debido a que cuando se desconecta la energía, los datos almacenados en la EEPROM no serán eliminados quedando intactos. Las EEPROM más nuevas no tiene datos almacenados en ellas y deben ser primero configuradas con un programador antes de ser usadas. La información almacenada dentro de este dispositivo puede permanecer durante años sin una fuente de energía eléctrica.

Memoria Caché

La memoria caché es una clase de memoria RAM estática (SRAM) de acceso aleatorio y alta velocidad, situada entre el CPU y la RAM; se presenta de forma temporal y automática para el usuario, que proporciona acceso rápido a los datos de uso más frecuente.

La ubicación de la caché entre el microprocesador y la RAM, hace que sea suficientemente rápida para almacenar y transmitir los datos que el microprocesador necesita recibir casi instantáneamente.

La memoria caché es rápida, unas 5 ó 6 veces más que la DRAM (RAM dinámica), por eso su capacidad es mucho menor. Por eso su precio es elevado, hasta 10 ó 20 veces más que la memoria principal dinámica para la misma cantidad de memoria.

La utilización de la memoria caché se describe a continuación:

• Acelerar el procesamiento de las instrucciones de memoria en la CPU.
• Los ordenadores tienden a utilizar las mismas instrucciones y (en menor medida), los mismos datos repetidamente, por ello la caché contiene las instrucciones más usadas.

Por lo tanto, a mayor instrucciones y datos la CPU pueda obtener directamente de la memoria caché, tanto más rápido será el funcionamiento del ordenador.

Funcionamiento de la memoria caché

La memoria caché se carga desde la RAM con los datos y/o instrucciones que ha buscado la CPU en las últimas operaciones. La CPU siempre busca primero la información en la caché, lo normal es que va encontrar ahí la mayoría de las veces, con lo que el acceso será muy rápido. Pero si no encuentra la información en la caché, se pierde un tiempo extra en acudir a la RAM y copiar dicha información en la caché para su disponibilidad.

Como estos fallos ocurren con una frecuencia relativamente baja, el rendimiento mejora considerablemente, ya que la CPU accede más veces a la caché que a la RAM.

En el siguiente diagrama se describe un proceso cuando la CPU requiere operación de lectura de una instrucción, para ello se presentan dos casos:

Direccionamiento de localidades de memoria.

En computación, la dirección de memoria es un identificador único para una ubicación de la memoria, con las cuales una CPU u otros dispositivos puede almacenar, modificar o recuperar datos de la misma.

En la mayoría de las computadoras modernas, cada dirección de memoria apunta a un solo byte de almacenamiento (el byte es la unidad de memoria mínima a la que se puede acceder), lo que es llamado direccionamiento por bytes. Algunos microprocesadores son diseñados para direccionamiento por palabras, en estos casos, las unidades de almacenamiento mínimas son más grandes que un byte.

Dependiendo del modelo, el procesador puede acceder uno o más bytes de memoria a la vez.

Considere él número decimal 1,025. La representación hexadecimal de ésta cifra, 0401H, requiere de 2 bytes (o una palabra) de memoria. Consta de un byte de orden alto (más significativo), 04, y un byte de orden bajo (menos significativo), 01. El sistema almacena en memoria estos bytes en secuencia inversa de bytes: el byte de orden bajo en la dirección baja de memoria y el byte de orden alto en la dirección alta de memoria. Por ejemplo, el procesador transferiría 0401H de un registro a las localidades de memoria 5612 y 5613 como:

5611	5612	5613	5614
XX	01	04	XX

Almacenamiento de los datos en la memoria.

El procesador espera que los datos numéricos en la memoria estén en secuencia inversa de bytes y los procesa de acuerdo con esto. Cuando el procesador recupera la palabra de la memoria, otra vez invierte los bytes, restableciéndolos de manera correcta en el registro como 0401H.

Aunque ésta característica es enteramente automática, tiene que estar alerta cuando programe y depure programas en lenguaje ensamblador.

Al programar el lenguaje ensamblador se tiene que distinguir claramente entre la dirección y los contenidos de una localidad de memoria. En el ejemplo anterior, el contenido de la localidad 5612 es 01 y el contenido de la localidad 5613 es 04.

Un modo de direccionamiento es un procedimiento que permite determinar un operando, o la ubicación de un operando o una instrucción. Dado que, generalmente, lo que se especifica es la dirección donde se almacena el dato o la instrucción, la denominación genérica de modo de direccionamiento queda justificada.

Memorias

La memorización consiste en la capacidad de registrar sea una cadena de caracteres o de instrucciones (programa) y tanto volver a incorporarlo en determinado proceso como ejecutarlo bajo ciertas circunstancias.

El computador dispone de varios dispositivos de memorización:

• La memoria ROM
• La memoria RAM
• Las memorias externas. Un aspecto importante de la memorización es la capacidad de hacer ese registro en medios permanentes, básicamente los llamados "archivos" grabados en disco.
• El acumulador

La principal memoria externa es el llamado "disco duro", que está conformado por un aparato independiente, que contiene un conjunto de placas de plástico magnetizado apto para registrar la "grabación" de los datos que constituyen los "archivos" y sistemas de programas. Ese conjunto de discos gira a gran velocidad impulsado por un motor, y es recorrido también en forma muy veloz por un conjunto de brazos que "leen" sus registros. También contiene un circuito electrónico propio, que recepciona y graba, como también lee y dirige hacia otros componentes del computador la información registrada.

Indudablemente, la memoria externa contenida en el disco duro es la principal fuente del material de información (data) utilizado para la operación del computador, pues es en él que se registran el sistema de programas que dirige su funcionamiento general (sistema operativo), los programas que se utilizan para diversas formas de uso (programas de utilidad) y los elementos que se producen mediante ellos (archivos de texto, bases de datos, etc.).

La memoria principal o RAM (Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el ordenador guarda los datos que está utilizando en el momento presente. Se llama de acceso aleatorio porque el procesador accede a la información que está en la memoria en cualquier punto sin tener que acceder a la información anterior y posterior. Es la memoria que se actualiza constantemente mientras el ordenador está en uso y que pierde sus datos cuando el ordenador se apaga.

Dispositivos de Entrada y Salida

El papel que juegan los dispositivos periféricos de la computadora es esencial; sin tales dispositivos la computadora no sería totalmente útil.

Los dispositivos periféricos nos ayudan para que a través de ellos nosotros podamos introducir a la computadora datos (información) que nos sea útiles para la resolución de algún problema y por consiguiente obtener el resultado de dichas operaciones, es decir; podernos comunicarnos con la computadora.

La computadora necesita de entradas para poder generar salidas y éstas se dan a través de dos tipos de dispositivos periféricos existentes:

• Dispositivos periféricos de entrada.

Son aquellos que sirven para introducir datos a la computadora para su proceso. Los datos se leen de los dispositivos de entrada y se almacenan en la memoria central o interna. Los dispositivos de entrada convierten la información en señales eléctricas que se almacenan en la memoria central.

Los dispositivos de entrada típicos son los teclados, otros son: lápices ópticos, palancas de mando (joystick), CD-ROM, discos compactos (CD), etc. Hoy en día es muy frecuente que el usuario utilice un dispositivo de entrada llamado ratón que mueve un puntero electrónico sobre una pantalla que facilita la interacción usuario-máquina.

• Dispositivos periféricos de salida.

Son los que permiten representar los resultados (salida) del proceso de datos. El dispositivo de salida típico es la pantalla o monitor. Otros dispositivos de salida son: impresoras (imprimen resultados en papel), trazadores gráficos (plotters), bocinas, entre otros.

• Sintesis
  

En síntesis se destacan los dispositivos de entrada y salida como esenciales prácticamente para el funcionamiento y utilización del computador.

Dispositivos de Entrada	Dispositivos de Salida	Dispositivos de entrada- salida:
Envían información a la unidad de procesamiento como: Teclado: Una serie de teclas agrupadas. Micrófono: Transmite el sonido que capta al ordenador. Escáner: Permite imágenes gráficas al computador. Mouse: Permite a través de un pulsor dar ordenes al computador.	Reciben información procesada por el cpu. El monitor: Donde se refleja la información (previamente procesada y dentro de un contexto y lenguaje adecuado). Impresora: Capta la información (plasmada en papel que procesa el cpu)	En la actualidad existen dispositivos que manejan información desde dos puntos, tanto entrada como salida: Pantalla táctil: Modificada para reconocer la situación de una presión en la superficie logrando hacer una selección o mover el cursor. Pantallas táctil infrarrojas: Se usa a menudo en entornos sucios, donde la sociedad podría interferir con el modo de operación de otros tipos de pantallas táctiles

BUSES

Arquitectura de computadores , el bus es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de un computador o entre computadores. Están formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistencias y condensadores además de circuitos integrados.

La función del Bus es la de permitir la conexión lógica entre distintos subsistemas de un sistema digital, enviando datos entre dispositivos de distintos ordenes: desde dentro de los mismos circuitos integrados, hasta equipos digitales completos que forman parte de supercomputadoras.

La mayoría de los buses están basados en conductores metálicos por los cuales se trasmiten señales eléctricas que son enviadas y recibidas con la ayuda de integrados que poseen una interfaz del bus dado y se encargan de manejar las señales y entregarlas como datos útiles. Las señales digitales que se trasmiten son de datos, de direcciones o señales de control.

Los buses definen su capacidad de acuerdo a la frecuencia máxima de envío y al ancho de los datos. Por lo general estos valores son inversamente proporcionales: si se tiene una alta frecuencia, el ancho de datos debe ser pequeño. Esto se debe a que la interferencia entre las señales (crosstalk) y la dificultad de sincronizarlas, crecen con la frecuencia, de manera que un bus con pocas señales es menos susceptible a esos problemas y puede funcionar a alta velocidad.

Todos los buses de computador tiene funciones especiales como las interrupciones y las DMA que permiten que un dispositivo periferico acceda a una CPU o a la memoria usando el minimo de recursos.

Historia de las computadoras

Primera Generación (1951-1958)

En esta generación había una gran desconocimiento de las capacidades de las computadoras, puesto que se realizó un estudio en esta época que determinó que con veinte computadoras se saturaría el mercado de los Estados Unidos en el campo de procesamiento de datos. Esta generación abarco la década de los cincuenta. Y se conoce como la primera generación. Estas máquinas tenían las siguientes características

· Usaban tubos al vacío para procesar información.

· Usaban tarjetas perforadas para entrar los datos y los programas.

· Usaban cilindros magnéticos para almacenar información e instrucciones internas.

· Eran sumamente grandes, utilizaban gran cantidad de electricidad, generaban gran cantidad de calor y eran sumamente lentas.

· Se comenzó a utilizar el sistema binario para representar los datos.

En esta generación las máquinas son grandes y costosas (de un costo aproximado de 10,000 dólares).

La computadora más exitosa de la primera generación fue la IBM 650, de la cual se produjeron varios cientos. Esta computadora que usaba un esquema de memoria secundaria llamado tambor magnético, que es el antecesor de los discos actuales.

Segunda Generación (1958-1964)

En esta generación las computadoras se reducen de tamaño y son de menor costo. Aparecen muchas compañías y las computadoras eran bastante avanzadas para su época como la serie 5000 de Burroughs y la ATLAS de la Universidad de Manchester. Algunas computadoras se programaban con cinta perforadas y otras por medio de cableado en un tablero. Características de está generación:

· Usaban transistores para procesar información.

· Los transistores eran más rápidos, pequeños y más confiables que los tubos al vacío.

· 200 transistores podían acomodarse en la misma cantidad de espacio que un tubo al vacío.

· Usaban pequeños anillos magnéticos para almacenar información e instrucciones. cantidad de calor y eran sumamente lentas.

· Se mejoraron los programas de computadoras que fueron desarrollados durante la primera generación.

· Se desarrollaron nuevos lenguajes de programación como COBOL y FORTRAN, los cuales eran comercialmente accsesibles.

· Se usaban en aplicaciones de sistemas de reservaciones de líneas aéreas, control del tráfico aéreo y simulaciones de propósito general.

· La marina de los Estados Unidos desarrolla el primer simulador de vuelo, "Whirlwind I".

· Surgieron las minicomputadoras y los terminales a distancia.

· Se comenzó a disminuir el tamaño de las computadoras.

Tercera Generación (1964-1971)

La tercera generación de computadoras emergió con el desarrollo de circuitos integrados (pastillas de silicio) en las que se colocan miles de componentes electrónicos en una integración en miniatura. Las computadoras nuevamente se hicieron más pequeñas, más rápidas, desprendían menos calor y eran energéticamente más eficientes. El ordenador IBM-360 dominó las ventas de la tercera generación de ordenadores desde su presentación en 1965. El PDP-8 de la Digital Equipment Corporation fue el primer miniordenador.

Características de está generación:

· Se desarrollaron circuitos integrados para procesar información.

· Se desarrollaron los "chips" para almacenar y procesar la información. Un "chip" es una pieza de silicio que contiene los componentes electrónicos en miniatura llamados semiconductores.

· Los circuitos integrados recuerdan los datos, ya que almacenan la información como cargas eléctricas.

· Surge la multiprogramación.

· Las computadoras pueden llevar a cabo ambas tareas de procesamiento o análisis matemáticos.

· Emerge la industria del "software".

· Se desarrollan las minicomputadoras IBM 360 y DEC PDP-1.

· Otra vez las computadoras se tornan más pequeñas, más ligeras y más eficientes.

· Consumían menos electricidad, por lo tanto, generaban menos calor.

Cuarta Generación (1971-1988)

Aparecen los microprocesadores que es un gran adelanto de la microelectrónica, son circuitos integrados de alta densidad y con una velocidad impresionante. Las microcomputadoras con base en estos circuitos son extremadamente pequeñas y baratas, por lo que su uso se extiende al mercado industrial. Aquí nacen las computadoras personales que han adquirido proporciones enormes y que han influido en la sociedad en general sobre la llamada "revolución informática".

Características de está generación:

· Se desarrolló el microprocesador.

· Se colocan más circuitos dentro de un "chip".

· "LSI - Large Scale Integration circuit".

· "VLSI - Very Large Scale Integration circuit".

· Cada "chip" puede hacer diferentes tareas.

· Un "chip" sencillo actualmente contiene la unidad de control y la unidad de aritmética/lógica. El tercer componente, la memoria primaria, es operado por otros "chips".

· Se reemplaza la memoria de anillos magnéticos por la memoria de "chips" de silicio.

· Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC.

· Se desarrollan las supercomputadoras.

Quinta Generación (1983 al presente)

En vista de la acelerada marcha de la microelectrónica, la sociedad industrial se ha dado a la tarea de poner también a esa altura el desarrollo del software y los sistemas con que se manejan las computadoras. Surge la competencia internacional por el dominio del mercado de la computación, en la que se perfilan dos líderes que, sin embargo, no han podido alcanzar el nivel que se desea: la capacidad de comunicarse con la computadora en un lenguaje más cotidiano y no a través de códigos o lenguajes de control especializados. Japón lanzó en 1983 el llamado "programa de la quinta generación de computadoras", con los objetivos explícitos de producir máquinas con innovaciones reales en los criterios mencionados. Y en los Estados Unidos ya está en actividad un programa en desarrollo que persigue objetivos semejantes, que pueden resumirse de la siguiente manera:

· Se desarrollan las microcomputadoras, o sea, computadoras personales o PC.

· Se desarrollan las supercomputadoras.

Commodore 64

Commodore 64 (C64, CBM 64/CBM64, C=64,C-64, VIC-64.) es un ordenador doméstico de 8 bits lanzado por Commodore International en agosto de 1982 a un precio inicial de 595 dólares. Sucede al Commodore VIC-20 y al Commodore MAX Machine, presentando 64 kilobytes (65,536 bytes) de RAM y gráficos y sonido muy por encima de otros equipos contemporáneos.

Utilizaba unidad de casete además de disquetera tipo 5 1/4. Disponía de un teclado profesional muy robusto, distintas tomas de conexión y poseía infinidad de juegos, aplicaciones, gráficos y multimedia. Contaba con una paleta de 16 colores y un interprete BASIC. Aceptaba la conexión directa de periféricos sin necesidad de un interfaz de conexión, (como alguno de sus más directos competidores) incorporando dos puertos de conexión de mandos de juego (joysticks), puertos serie IEC, RS232 y C2N, salida a televisión, salidas de vídeo compuesto y audio mediante conector DIN de alta fidelidad y un puerto de expansión para cartuchos. Algunos cartuchos incorporaban lenguajes de programación como COBOL, o un basic más avanzado, o expansión de ram, más algunas utilidades para congelar los juegos y poder copiarlos. Su reloj funcionaba a menos de 1 Megaherzio, pero sus excelentes capacidades gráficas y sonoras, hicieron de ella la computadora personal favorita de millones de usuarios caseros

La Commodore 64 fue el ordenador más vendido del mundo, y el que marcó toda una época. Más de 20 millones de unidades vendidas en todo el planeta hablan a las claras de un fenómeno que dio comienzo al furor por las home computers, generó una histórica rivalidad con Sinclair y acercó a muchos a su primer ordenador

La Commodore 64, por el contrario, no solo era económica sino que además gracias al SID 6581, el mejor chip generador de sonidos de la historia. Con 3 canales mono, su gran capacidad de procesamiento le convirtió en el trampolín que lanzó a esta home computer a la fama, posibilitando la llegada de juegos superiores a los de cualquier otra plataforma.

Arquitectura y Organizacion de una Computadora

Introducción
La organización de una computadora digital y su arquitectura están íntimamente relacionadas, sin embargo, son dos conceptos diferentes que muchas veces se toman como sinónimo.

Definiciones:

La Organización de una computadora digital se refiere a las unidades lógicas que la componen (como la Unidad Central de Proceso, la Unidad de Memoria y la Unidad de Entrada/Salida) , las funciones que se realizan, su operación y la forma en que se relacionan y se comunican unas con otras.

La Arquitectura de las Computadoras se enfoca en la forma de construir cada una de estas unidades lógicas para que realicen las funciones especificadas por su organización, así como la manera en que estas unidades van a comunicarse para interactuar entre ellas.