Sistemas Informáticos. Estructura Funcional

Transcripción

1 Módulo: Fundamentos del Hardware Editorial: RA-MA Autores: Juan Carlos Moreno y Juan Serrano Sistemas Informáticos. Estructura Funcional TEMA 1

2 INDICE 1.1. Introducción a los Sistemas Informáticos Definición de un SI Evolución histórica de los SI Estructura básica de un SI Funcionamiento básico de un SI 1.2. Estructura Funcional de un Sistema Informático Arquitectura Von Neumann. Elementos físicos de un SI Unidad central de proceso La memoria. Funciones y tipos Buses: arquitecturas y funcionamiento Subsistema de E/S. Controladores y periféricos

3 En este tema: Aprenderás a valorar y debatirás sobre la importancia de los sistemas informáticos en la actualidad. Conocerás los pasos que se han dado en la evolución de la informática hasta llegar al momento actual. Podrás identificar y caracterizar los elementos que constituyen los bloques funcionales de un equipo microinformático. Tendrás capacidad de describir el papel de los diferentes elementos físicos y lógicos que constituyen un sistema informático. Analizarás la arquitectura general de un equipo y los mecanismos de conexión entre dispositivos. Explicarás el funcionamiento interno de un ordenador y conocer cómo se almacena y usa la información.

4 1.1. Introducción a los Sistemas Informáticos

5 Definición de un SI (i) Sistema = conjunto ordenador de elementos que se relacionan entre sí y contribuyen a un determinado objetivo Sistema de comunicación = Conjunto de elementos que emiten, reciben e interpretan información.

6 Definición de un SI (ii) Un ejemplo más complejo.

7 Definición de un SI (iii) Sistema Informático = conjunto de dispositivos, con al menos una CPU que estarán física y lógicamente conectados entre sí a través de canales (modo local) o por medio de dispositivos o medios de transporte (modo remoto) Objetivo del SI Dar soporte al procesado, almacenamiento, entrada y salida de datos.

8 Definición de un SI (iv) Elementos de un Sistema Informático

9 Definición de un SI (v) Estructura funcional de un SI Aquella asociada al soporte físico o hardware que se encarga de estudiar las arquitecturas de organización y funcionamiento de los componentes. Estructura física de un SI Asociada también al hardware, se encarga de ver cómo son los componentes físicamente, para qué sirven y qué características tienen dichos componentes. A dichos componentes se les denomina hardware comercial

10 Evolución histórica de los SI (i) Evolución histórica desde un punto de vista físico.

11 Evolución histórica de los SI (ii) Ábaco

12 Evolución histórica de los SI (iii) Telar de Jacquard

13 Evolución histórica de los SI (iv) El ENIAC (1º Generación)

14 Evolución histórica de los SI (v) Evolución histórica desde un punto de vista funcional: Sistemas centralizados Sistemas distribuidos - En horizontal - En vertical

15 Estructura básica de un SI

16 Funcionamiento básico de un SI (i) Uso de información binaria. Sistema Binario (0,1) Otras: Terabyte (TB), Petabyte (PB), Exabyte (EB)

17 Funcionamiento básico de un SI (ii) Tipos de información almacenada

18 Funcionamiento básico de un SI (iii) Código ASCII

19 Funcionamiento básico de un SI (iv) Código ASCII y Código UNICODE

20 Funcionamiento básico de un SI (v) Almacenamiento de imágenes Imágenes rasterizadas, matriciales o de mapa de bits 00 =blanco 01 = rojo 10= amarillo 11= negro

21 Funcionamiento básico de un SI (vi) Almacenamiento de audio

22 1.2. Estructura funcional de un SI.

23 Arquitectura Von Neumann. Elementos funcionales de un SI (i) Modelo de Von Neumann (1946)

24 Arquitectura Von Neumann. Elementos funcionales de un SI (ii) Memoria del ordenador. Punto de memoria

25 Unidad Central de Proceso (i) Componente central del ordenador, encargado de procesar la información y de dirigir la actividad de todo el sistema informático Formada por: Unidad de control, unidad aritmético-lógica y zona de registros. Elementos característicos: frecuencia del reloj, longitud de palabra y tecnología empleada (RISC/CISC)

26 Unidad Central de Proceso (ii) Ejecución de instrucciones. FASES: Carga, búsqueda o lectura (fetch) Decodificación Ejecución Incremento del contador de programa (PC)

27 Unidad Central de Proceso (iii) Ejemplo de secuencia de acciones en la ejecución de una instrucción

28 Unidad Central de Proceso (iv) Existen en la actualidad algunos simuladores de la arquitectura Von Neumann

29 Unidad Central de Proceso (v) Características de una CPU: Velocidad del procesador (Mhz) Juego de instrucciones Tamaño del bus de datos y direcciones Número de registros Líneas y señales de interrupción

30 Unidad Central de Proceso (vi) El juego de instrucciones. Direccionamiento

31 Unidad Central de Proceso (vii) Arquitecturas de procesador RISC y CISC

32 La memoria. Funciones y tipos (i) Se encuentra dividida en celdas o palabras. El elemento básico es el biestable. Jerarquía de memorias

33 La memoria. Funciones y tipos (ii) Memoria principal o interna. Formada por el conjunto de registros, la memoria caché y la memoria principal. Memoria caché: SRAM o RAM estática, DRAM o RAM dinámica. Tipos: Caché de primer nivel o L1, de segundo nivel o L2, de tercer nivel o L3. Memoria secundaria o auxiliar. Tipos: Tecnología magnética, tecnología óptica, tecnología magnetoóptica, tecnología Flash-USB

34 Buses: Arquitecturas y funcionamiento Tipos: Bus de datos, bus de direcciones, bus de control.

35 Subsistema de E/S. Controladores y periféricos (i) El ordenador se comunica con dispositivos externos (periféricos). La parte del equipo que permite esta comunicación es la unidad de entrada-salida.

36 Subsistema de E/S. Controladores y periféricos (ii) Arquitecturas de ordenador según el direccionamiento en dispositivos de E/S