1.1 EVOLUCIÓN DE LOS SISTEMAS DE CÓMPUTO.

Con la aparición del transistor en 1954 sustituyó totalmente a los bulbos por su pequeño tamaño, su consumo de energía y tiempo de proceso. Por lo tanto las computadoras redujeron su tamaño y se les dió un uso mayor. Por que realizaron procesamientos de datos haciendo uso de los lenguajes ensambladores existentes en ese tiempo y de algunos principios de los compiladores actuales. Las características de estas computadoras eran:

-Construidas a base de diodos y transistores

-Aparecieron en el mercado con una gran variedad de memorias auxiliares.

-Su memoria principal fué construida con base de núcleos magnéticos.

-Aparecieron en el mercado con soporte de programación.

-Con estas computadoras se instalaron los primeros teleprocesos.

Con la aparición de los circuitos integrados que dió a conocer Texas Instruments en 1959, las computadoras redujeron su tamaño notablemente llegando a ser de escritorio, ya que estas computadoras contenían microcircuitos. Un chip o un C.I. que es el corazón de la microcomputadora es el microprocesador el cual reúne todas las partes básicas de una computadora, éste C.I. es capaz de realizar cientos, miles o hasta millones de instrucciones por segundo.

Con todo lo anterior paralelamente fueron avanzando los equipos periféricos de la PC como son el monitor, el teclado, las impresoras y demás periféricos. Las computadoras se fueron haciendo mucho más rápidas y poderosas hasta poder procesar grandes cantidades de datos. En los últimos años las PC`s son muy populares, veloces y poderosas gracias a la miniaturización de los circuitos integrados de alta escala de integración también reducen su tamaño.

Es claro que la PC fué evolucionando gracias al microprocesador ya que este es la pieza más importante en una computadora. La rapidez de una computadora está dada por la velocidad del microprocesador y es claro también que dependiendo de los bits que pueda manejar el microprocesador son los bits con que trabaja el sistema.

En el año de 1971 aparece el microprocesador 4004 que es un microprocesador de 4 bits y aparece así una computadora de 4 bits de un rango limitado. En 1972 aparece el microprocesador 8008 que es un micro mas avanzado el cual puede manejar 8 bits y puede direccionar mucho mas memoria que el anterior.

Después de una serie de microprocesadores como el 8080, 8086, 8088 surge una nueva era de microprocesadores que van de 16 bits hasta 64 como son:

80286 - datos de 16 bits

80386 - datos de 16 bits(arquitectura 32 internamente)

80486 - datos de 32 bits

80586 - datos de 32 bits

Con el desarrollo de los nuevos microprocesadores las PC`s van evolucionando hasta convertirse en una veloces y eficientes computadoras de escritorio.

Actualmente los procesadores de la sexta generación ya no se nombran por números, debido a que Intel, líder en el desarrollo de microprocesadores al ver el avance de sus procesadores 80X86 y que hay compañías que queriendo copiar su tecnología han utilizado la misma numeración decide en 1996 hacer un cambio y a partir de su PENTIUM define como marca registrada el nombre del procesador y a partir de ahí hablamos de la evolución de procesadores Intel como sigue:

Pentium-S - bus externo (datos) de 32 bits

Pentium MMX- bus de 32 bits

Pentium Pro - bus de 64 bits

Celeron - bus de 64 bits

Pentium II - bus de 64 bits

Pentium II Xeon – bus de 64 bits .

Pentium III - bus de 64 bits

Pentium III Xeon - bus de 64 bits

NOTA: Para poder darnos una mejor idea de la evolución de los equipos de cómputo se utiliza en el curso el programa Computer works donde de forma gráfica se pueden ver los avances en la humanidad desde el principio de los avances de la humanidad hasta el presente, a continuación se muestran algunas imágenes que ilustran:

Avances de 500 A.C. hasta 1822

Avances de 1823 hasta 1936

Avances de 1937 hasta 1949

Avances de 1950 a 1962

Avances de 1963 hasta 1971

PERIFERICOS :

MOUSE

TECLADO

UNIDAD DE DISCO

MOUSE

MOUSE POR DENTRO:

IMPRESORAS:

UNIDADES DE ALMACENAMIENTO:

Tiene un bus reducido de ocho bits en cuanto a los datos externos. La razón para crear el 8088 con este bus de datos reducidos fue para prever la continuidad entre el 8086 y los procesadores de ocho bits de Intel (8088 y 8086).

Capacidad de direccionamiento.- Tanto el 8086 como el 8088 tienen un bus de direccionamiento de 20 bits de amplitud, lo que les da la capacidad de direccionar 1Mbyte de memoria. Sin embargo el registro de direccionamiento de ambos tiene solo una amplitud de 16 bits, lo que equivale a 64 Kbytes. Para permitir el direccionamiento a todo el Mega byte de memoria el procesador utiliza un método llamado segmentación.

Juego de registros.- Ambos microprocesadores tienen 14 registros internos de 16 bits.

Modalidades de direccionamiento.- Ambos tienen 25 modalidades de direccionamiento diferentes, una modalidad de direccionamiento es un conjunto de reglas que especifican la localización o posición de un dato usado durante la ejecución de una instrucción.

Señales de reloj.- Ambos requieren una sola señal de reloj, estos procesadores no generan su propia señal de reloj, sino que dependen de otro integrado (8284) que usa un cristal oscilador para determinar la frecuencia de la señal. Cambiando este cristal se pueden seleccionar diferentes velocidades de operación. La velocidad mínima recomendada es de 2mhz, y el valor máximo al que llegó el 8086 fue de 12 Mhz (de manera comercial). Para un rendimiento óptimo, el 80 6 - 8088 requiere una señal de reloj que se mantenga en alto una tercera parte del tiempo total del ciclo.

Requisitos de potencia.- Requieren una alimentación de 5 volts.

Encapsulado.- 8086 - 8088 vienen generalmente encapsulados de 40 a 64 terminales. Aún cuando hay otros micros con más terminales, en determinadas configuraciones el 8086 puede producir más señales que el micro 68000 de Motorola de 64 terminales. Para lograr esto utiliza dos técnicas; el multiplexado en el tiempo y la codificación.

Sistema en el cual dos o más procesadores trabajan en diferentes programas pero comparten la misma memoria. El 8087 utiliza el procesamiento en paralelo y el 8089 utiliza el multiproceso.

Aún cuando el bus de datos del 8086 es el doble del 8086 no es el doble de rápida. Una razón para esto es que muchas aplicaciones necesitan transferir datos de 8 bits, otra es que el procesador hace otras cosas además de transferir datos.

La razón más importante tiene que ver con algunas características de diseño como son el procesador DUAL y la cola de instrucciones de estructura tubular (pipeline).

Multiplexado en el tiempo.- Es usar el mismo conjunto de líneas pero en períodos diferentes de tiempo, para enviar conjuntos de señales diferentes.

Codificación.- Es convertir un conjunto de estados posibles en números y enviar estos números por unas cuantas líneas, en vez de usar una línea para cada estado diferente.

Características especiales.- Permiten coordinar sus actividades con otros microprocesadores en contextos de multiprocesos y de procesamiento en paralelo. El procesamiento o tratamiento en paralelo es un sistema en el cual dos o más microprocesadores trabajan en diferentes programas pero comparten la misma memoria. El 8087 utiliza el procesamiento en paralelo y el 8089 utiliza el multiproceso.

Aún cuando el bus de datos del 8086 es el doble del 8080 no es el doble de rápida. Una razón para esto es que muchas aplicaciones necesitan transferir datos de 8 bits, otra es que el procesador hace otras cosas además de transferir datos. La razón más importante tiene que ver con algunas características de diseño como son el procesador DUAL y la cola de instrucciones de estructura tubular (pipeline). Intel diseño el 86/88 para realizar al mismo tiempo las principales funciones internas de transferencia de datos y búsqueda e instrucciones; para conseguirlo tanto el 8086 como el 8088 constan de dos MP interconectados en la misma pieza de silicio. Una unidad esta encargada de buscar instrucciones utilizando el método de estructura tubular o gorgola principal se le llama unidad de ejecución o EU.

Está encargado de codificar y ejecutar todas las instrucciones, la EU es igual en ambos chips. El otro procesador es la unidad de internas de bus o BIU’s que se encarga de localizar las instrucciones y de transferir los datos entre los registros y el mundo exterior El BIU del 88 es más complejo ya que debe transferir datos entre el bus de datos interno de 16 bits y bus de datos exterior de 8 bits. Cuando la BIU localiza en memoria un byte de código de máquina lo coloca en una línea de espera especial llamada cola de instrucciones. En el 86 esta cola tiene una longitud de 6 by y el código de máquina se almacena en memoria de 2 en 2 by. En el 88 la cola de instrucciones tiene 4by de longitud y el código de máquina se guarda de byte en byte. El dividir el trabajo entre BIU y EU ayuda a que el Rendimiento del 88 sea más cercano al 86 de 16 bits.

Juego de registros.- El 86/88 contiene 14 registros de 16 bits algunos pertenecen a la EU otros a la BIU; Los de la EU se utilizan normalmente para direccionamiento. La EU tiene los siguientes registros:

a) Cuatro registros generales de 16 bits (AX, BX, CX Y DX)) que pueden subdividirse y ser direccionados por separado en 8 registros de 8 bits (AH, AL, BH, BL, CH, CL, DH Y DL).

Y = 16 BITS.

H = ALTO.

A = ACUMULADOR.

B = BASE.

C = CONTADOR.

D = DATOS.

b) Cuatro registros apuntadores y de índice (SP, BP, SI, DI) no se pueden subdividir.

c) Incluye indicador de cero (ZF)

" de signo (SF)

" de paridad (PF)

" de acarreo (CR)

" auxiliar (AF)

" de dirección (DF)

" de interrupción (IF)

" de desbordamiento (OF)

" de desvío (TF)

La BIU tiene los registros restantes:

4 de seg. (CS, DS, SS, ES) registros de seg. de código de datos, pila y extra respectivamente y un apuntador de instrucciones (IP)

NOTA: Hay algunas instrucciones como ADD, SUB, AND y OR que tratan de forma similar a los registros AX.DX.CX y EX, hay ciertos tipos de registros que producen un código de máquina totalmente diferente.

El registro AX es el acumulador de 16 bits (su parte baja al correspondiente acumulador de 8 bits del 8080).

El registro CX se usa normalmente para almacenar datos, para contar cosas como bucles o lazos (loop), la integración de movimientos de cadenas, desplazamientos y rotaciones.

El registro BX (base de propósito general) se utiliza como registro de base para los direccionamientos.

Los registros de propósitos específico como los de índice fuente (SI) índice destino (DI) y el apuntador de base (BP) se utilizan como parte de los modos de direccionamiento o sea, se utilizan para llegar a la localización de los datos.

Los registros apuntador de instrucciones (IP) y apuntador de pila (SP) se encargan del control del flujo propio del programa.

MODO MAXIMO Y MODO MÍNIMO

El 8086-8088 se puede conectar de dos formas, el modo máximo y el modo mínimo. El modo queda determinado al conectar la terminal MNMX33 a tierra o a VCC. El 86-88 debe estar en modo máximo cuando trabaje con otros procesadores como el procesador de datos numéricos (8087 Coprocesador matemático) y el procesador de entrada/salida (8089).

En el modo máximo, el 8086 depende de otros chips adicionales para generar el conjunto completo de señales del control de bus.

El modo mínimo permite trabajar de una forma más independiente.

8284 generador de pulsos 18 pines 2 Mhz, 4MHz, 8MHz, 10MHhz, 12 Mhz, con ayuda de un cristal.

Señales que genera: CLK RESET READY PCLK.

A las computadoras armadas con 8088 se les llamó PC 4MHz-8MHz

A las computadoras armadas con 8086 se les llamó XT 4MHz-12MHz

A las computadoras armadas con 80286 se les llamó AT

Para hablar de estos procesadores haremos la referencia a la información manejada en el capítulo anterior:

Después de una serie de microprocesadores como el 8080, 8086, 8088 surge una nueva era de microprocesadores que van de 16 bits hasta 64 como son:

80286 - datos de 16 bits

80386 - datos de 16 bits(arquitectura 32 internamente)

80486 - datos de 32 bits

80585 - datos de 32 bits

Con el desarrollo de los nuevos microprocesadores las PC`s van evolucionando hasta convertirse en una veloces y eficientes computadoras de escritorio.

Actualmente los procesadores de la sexta generación ya no se nombran por números, debido a que Intel, líder en el desarrollo de microprocesadores al ver el avance de sus procesadores 80X86 y que hay compañías que queriendo copiar su tecnología han utilizado la misma numeración decide en 1996 hacer un cambio y a partir de su PENTIUM define como marca registrada el nombre del procesador y a partir de ahí hablamos de la evolución de procesadores Intel como sigue:

Pentium-S - bus externo (datos) de 32 bits

Pentium MMX- bus de 32 bits

Pentium Pro - bus de 64 bits

Celeron - bus de 64 bits

Pentium II - bus de 64 bits

Pentium II Xeon – bus de 64 bits .

Hablaremos un poco sobre las características de los procesadores más recientes utilizados en equipos de escritorio que son Celeron y Pentium II:

* Comparativos (Benchmarks) de desempeño

Algunos otros datos del procesador Intel CeleronÔ :

Amplitud de bus interno: 300bits

Amplitud de bus externo: 64 bits

Espacio virtual de direcciones: 64 Terabytes

Espacio físico de direcciones: 64 Gigabytes

Coprocesador matemático: integrado

Ejecución dinámica: Si

SuperScalar: Si

Transistores del CPU: @ 75 Millones

Controlador de caché de primer nivel: integrado

de agosto de 1998 .

Algunos otros datos del procesador Intel Ò Pentium IIÔ

Amplitud de bus interno: 300bits

Amplitud de bus externo: 64 bits al frente 64 bits a la caché L1

Espacio virtual de direcciones: 64 Terabytes

Espacio físico de direcciones: 64 Gigabytes

Coprocesador matemático: integrado

Ejecución dinámica: Si

SuperScalar: Si

Transistores del CPU: @ 75 Millones

Controlador de caché de primer nivel: integrado

Controlador de caché de segundo nivel: integrado

Los diferentes chips y otras partes electrónicas de una PC deben conectarse entre sí, de modo que puedan pasar señales. Esto se logra configurando un canal común de comunicación, este canal común es llamado bus debido a que todas las señales pasan a través de él.

Un camino alterno llamado "Local Bus" que no va a cambiarse por el bus, lo utiliza el disco duro y principalmente las tarjetas de vídeo de vídeo y es en sí otro espacio de líneas.

Fórmula para encontrar la capacidad de direccionamiento de datos en un bus:

2ⁿ; donde: n = Bus capacidad.

Microprocesadores

8086 A0 – A19 20 bits 2²⁰ = 1,048,576

8088 A0 – A19 20 bits 2²⁰ = 1,048,576

80286 A0 – A23 24 bits 2²⁴ = 16,777,216

80386 A0 – A31 32 bits 2³² = 4’294,967 X 10⁹

80486 A0 – A31 32 bits 2³² = 4’294,967 X 10⁹

Pentium A0 – A31 32 bits 2³² = 4’294,967 X 10⁹

Pentium Pro A0 – A38 38 bits 2³⁸ = 262 Gbytes

BUSES.

ISA -------------PC, XT 8 bits

(Industry standard architacture)

ISA -------------AT 16 bits(286 - 386SX)

MCA ------------- IBM 32 bits

(Micro chanel architecture)

EISA

(Enhaned industry standard architecture)

VESA local bus ---------- 32 bits 486

PCI(video-disco duro)---- 16-32 bits(486-pentium)

PCMCIA(loptops)

MANUALES

Conocemos como manuales a aquellos libros que compendian los temas esenciales de alguna asignatura en particular. Dentro de las carreras técnicas muy frecuentemente nos vamos a encontrar con esta clase de libros; cuando queramos conocer los valores típicos o extremos de algún dispositivo, los cuidados que debemos tener al manejar un equipo, esto es, en un sinnúmero de ocasiones, por lo que debemos aprender a diferenciarlos y sobre todo a utilizarlos. Dentro de los manuales vamos a encontrar: manuales de componentes, manuales para usuarios (de algún equipo) y manuales técnicos.

Dentro de los manuales de componentes podemos encontrar algunos directamente de los fabricantes y otros de fabricantes de circuitos equivalentes o reemplazos.

Cuando hacemos referencia a algún equipo, nos encontramos con información dirigida a quien va a utilizar el equipo por un lado, y por el otro a aquellos que se encargan de darle mantenimiento, y la principal diferencia entre ellos es el tipo de información que manejan.

Algunos ejemplos de manuales son los siguientes:

• Manual TTL.
• Manual de CMOS.
• Manual de memorias.
• Reemplazos NTE.
• Manual técnico para PC’s Printaform.
• Manual técnico para monitores Printaform.

• Manual de Operación: son los que dan la información al usuario de como trabajar con el equipo.
• Manual de Servicio: Dan la información de forma más específica del sistema de computo con el fin de que se pueda dar un buen mantenimiento.

IBM maneja su información en cuatro tipos:

• Documentación del sistema.
• Los manuales de referencia teórica.
• Manuales de mantenimiento y servicio.
• Los programas de diagnóstico avanzado.

La documentación del sistema: Nos da información sobre el mejoramiento del equipo, sobre el equipo mismo su manejo, y una tabla de fallas generales del sistema.

Troubleshooting —» Detección de fallas.

• Manuales de Referencia Técnica: Traen la información detallada para instalar la unidad de disco flexible, la unidad de disco duro, tarjetas adaptadoras y circuitos de memoria.

• Manuales de Mantenimiento y Servicio: Da información respecto al Hardware, contiene cuatro puntos importantes:

• Catálogo de partes.
• Los ajustes e interruptores para la configuración.
• Diagnostico de flujo para detallado de disco para diagnostico avanzado.
• Los diagramas de diagnostico son un conjunto de rutinas que se pueden utilizar para revisar las partes principales del equipo de computo.

Algunas veces se pueden tener manuales referentes a tarjetas adaptadoras o periféricos.

100 – 199 Tarjeta Madre

200 – 299 RAM

300 – 399 Teclado

600 – 699 Manejador de disco flexible

900 – 999 Puerto paralelo

1100 —» Puerto serie

1700 —» Disco Duro

2400 —» Vídeo.