Ejercicios Tema.1

Actividades propuestas

1·· Haz una tabla resumen con los diferentes elementos de la historia de los ordenadores, su fecha y su autor.

Generaciones	Elementos	Fecha	Autor
generación 0,	Telar automático que utilizaba tarjetas perforadas para programar un diseño específico para tejer.	1800	Joseph Marie Jacquard
generación 0,	Máquina diferencial,que solucionaba problemas matemáticos complejos usando polinomios.	1822	Charles Babbage(Padre de la computación)
Generación 0	Álgebra de Boole(un sistema que esquematizaba y desarrollaba las operaciones lógicas, realizadas a partir de los operadores Y, O y NO (AND, OR, NOT), fundamentales en el funcionamiento de los sistemas informáticos actuales.	1854	George Boole
Generación 0	Máquina tabuladora,su funcionamiento se basaba en el uso de tarjetas perforadas con los datos de las personas censadas.	1890	Herman Hollerith
Generación 0	Analizador diferencial. Esta maquina era capaz de resolver ecuaciones diferenciales e incorporaba un elemento tecnológico importante en esta era mecánica: la válvula de vacío, esencial en el posterior desarrollo de los ordenadores electrónicos.	1931	Vannevar Bush
Generacion 0	primer ordenador electromecánico, denominado Mark I,Se trataba de una enorme maquina que utilizaba señales electromagnéticas para hacer funcionar los componentes mecánicos y que sustituía como componente estructural las válvulas de vacío del analizador diferencial por reles. Permitía realizar cuatro operaciones (sumas, restas, multiplicaciones y divisiones).	1944	Howard H. Aiken
Generacion 1	ENIAC,pesaba 30 toneladas y su estructura integraba 18 000 válvulas de vacío. Trabajaba en base decimal y era capaz de realizar 5 000 sumas por segundo.	1946	Universidad de Pennsylvania con fines militares
Generación 1	EDVAC (Electronic Discrete Variable Computer),que fue el primer ordenador con el programa almacenado en memoria. trabajaba en binario.	1951	John von Neumann junto al equipo de ENIAC
Generación 1	UNIVAC-I (UNIVersal Automatic Computer,primera computadora comercial de la historia	1951	john von Neumann junto al equipo de ENIAC
Generación 1	UNIVAC-II, que ya incluía memorias basadas en núcleos de ferrita.	1952	john von Neumann junto al equipo de ENIAC
Generación 1	Ordenadores IBM,Los primeros modelos utilizaban tarjetas perforadas, pero pronto IBM las sustituyo por tambores magnéticos para el almacenamiento masivo de datos, que fueron los precursores de los actuales discos duros.	1955
Segunda generación	IBM (704, 1 401, 1 620) y el PDP-1 de DEC. Los transistores sustituyen a las válvulas de vacío, lo que permite una mayor capacidad de proceso en un menor espacio y con menor consumo. empiezan los lenguajes de programación de alto nivel,Los ordenadores disponen de memorias de nucleo de ferrita, lo que proporciona una mayor flexibilidad en el proceso y permite acelerar los cálculos. La introducción de métodos de almacenamiento magnético permite aumentar también el volumen de datos almacenables	1956-1964
Tercera generación	Los primeros equipos de esta generación fueron los de la serie 360 de IBM (System/360),Los ordenadores comenzaron a usar circuitos integrados o chips,La velocidad de los ordenadores aumento mucho,Se desarrollan sistemas operativos que permiten el uso de multiprogramacion, teleproceso y tiempo compartido	1965 y 1971,
Cuarta generación	La incorporación de los chips de silicio y la miniaturización de los circuitos electrónicos, que posibilito la aparición de los microprocesadores,el primer microprocesador fue el Intel 4004, procesador de 4 bits	1971 hasta 1983
Quinta generación	El hecho que da origen a esta generación es el diseño de equipos con capacidad de procesamiento en paralelo salieron los primeros superordenadores.	principios de los anos 80.	Seymour Cray

2·· ¿Cuál fue el primer ordenador digital totalmente electrónico? ¿Y el primer PC?

-La primera computadora que comenzo a funcionar necesitaba un equipo de gente pendiente de ella dia y noche, fue llamada ENIAC que son las siglas en inglés de Electronic Numerical Integrator And Computer (Computador e Integrador Numérico Electrónico), utilizada por el Ejercito de los EE.UU en el Laboratorio de Investigación Balística, esta máquina gigantesca tambien fue la primera computadora electrónica que fue totalmente digital.
Las dimensiones eran impresionantes fue construida en la Universidad de Pennsylvania por John Presper Eckert y John William Mauchly, ocupaba una superficie de 167 m² y operaba con un total de 17.468 válvulas electrónicas o tubos de vacío. Físicamente, la ENIAC tenía 17.468 tubos de vacío, 7.200 diodos de cristal, 70.000 resistencias, 10.000 condensadores y 5 millones de soldaduras.

-El IBM Personal Computer (en español, computadora personal IBM u ordenador personal IBM), conocido comúnmente como IBM PC, es la versión original y el progenitor de la plataforma de hardware compatible IBM PC. Es el IBM modelo 5150, y fue introducido el 12 de agosto de 1981 haciendo parte de la quinta generación de computadoras. Fue creado por un equipo de ingenieros y de diseñadores bajo la dirección de Don Estridge y William C. Lowe.

3·· ¿Cuál es el elemento que caracteriza cada una de las generaciones de computadores?

Generación 0 Maquinas de proceso automático con componentes mecánicos	Generación 1
Valvula de vacío,tamaño,ruido y tarjetas perforantes.	Generación 2
Transistores,sistemas operativos,memorias de ferrita y almacenamiento magnético.	Generación 3
Chips o circuitos integrados,velocidad de los ordenadores,mejoras de los sistemas operativos.	Generación 4
Chips de silicio y miniaturización de circuitos electónicos.	Generación 5
El diseño de equipos con capacidad de procesos en paralelo. La incorporación de lenguaje a humano.

4·· Realiza una tabla resumen con los principales ordenadores de cada generación.

Generación 0	Mark 1
Generación 1	ENIAC
Generación 2	IBM (704, 1 401, 1 620) y el PDP-1 de DEC
Generación 3	IBM (System/360)
Generación 4	IBM con su personal computer (PC)
Generación 5	superordenadores (CRAY

5·· ¿Qué elementos integran la CPU? ¿Para qué sirve cada uno de ellos?

– La unidad de control (CU), que busca las instrucciones almacenadas

en la memoria principal, las interpreta y las ejecuta.

– La unidad aritmético-lógica (ALU), que es la encargada de realizar las

operaciones aritméticas (sumas, restas, etc.) y lógicas (y, o, o exclusivo,

no, etc.) con los datos que recibe y generar los resultados.

– Los registros del sistema, encargados de almacenar temporalmente

pequeñas cantidades de datos (normalmente, resultados intermedios de

operaciones) dentro de la CPU. Hay registros de trabajo de propósito general

y registros especiales no visibles al programador.

-Además existe un conjunto de líneas de conexión, denominadas buses

internos de la CPU, cuya misión es hacer circular los datos entre los diferentes

elementos de la CPU.

6·· ¿Qué operaciones pueden realizar las ALU modernas? ¿Qué unidades ayudan a la ALU?

Operaciones aritmeticas con numeros enteros, fundamentalmente sumas

y restas. Algunas ALU pueden realizar tambien multiplicaciones y divisiones

directamente, sin necesidad de descomponer estas operaciones

en sumas y restas.

– Operaciones logicas entre dos numeros, normalmente comparaciones,

utilizando los operadores logicos (AND, NOT, OR…).

– Operaciones de desplazamiento de bits, que consisten en desplazar un

operando un numero especifico de posiciones de bits hacia la izquierda

o hacia la derecha

-Las unidades que ayudan a la ALU:Circuito operacional,Registros de entrada,Registro acumulador (AC) y Registro de estado (RE).

7·· Busca información en Internet sobre cuántos registros generales suelen tener las CPU actuales.

Los registros de datos son usados para guardar números enteros. En algunas computadoras antiguas, existía un único registro donde se guardaba toda la información, llamado acumulador.

Los registros de memoria son usados para guardar exclusivamente direcciones de memoria. Eran muy usados en la arquitectura Harvard, ya que muchas veces las direcciones tenían un tamaño de palabra distinto que los datos.

Los registros de propósito general (en inglés GPRs o General Purpose Registers) pueden guardar tanto datos como direcciones. Son fundamentales en la arquitectura de von Neumann. La mayor parte de las computadoras modernas usa GPR.

Los registros de coma flotante son usados para guardar datos en formato de coma flotante.

Los registros constantes tienen valores creados por hardware de sólo lectura. Por ejemplo, en MIPS el registro cero siempre vale 0.

Los registros de propósito específico guardan información específica del estado del sistema, como el puntero de pila o el registro de estado.

8·· Enumera los distintos tipos de buses que existen en un ordenador.

-Bus de control,bus de datos y bus de direcciones.

9·· ¿Cuál es la memoria direccionable por un bus de direcciones de 32 bits?

-2 a la 32 sería:4294967296 posiciones de memoria.

10·· Investiga en Internet cuánta memoria RAM como máximo se puede instalar en una placa Intel® Desktop

Board DX58SO2.

-Compatibilidad con una memoria de sistema de hasta 24 GB

11·· ¿Qué tipo de memoria se utiliza para almacenar la BIOS? ¿Por qué?

-La memoria ROM ya que es de solo lectura,cuya finalidad es contener las rutinas de inicio

del equipo.

12·· “La memoria caché se puede configurar como write-back o write-through”. Investiga en Internet sobre

el significado de esta expresión.

-El paso final, la escritura, simplemente «escribe» los resultados del paso de ejecución a una cierta forma de memoria. Muy a menudo, los resultados son escritos a algún registro interno del CPU para acceso rápido por subsecuentes instrucciones.

-Escritura inmediata: También llamada en inglés Write Through. Cuando se escribe un bloque en memoria caché se actualiza directamente la información también ...

CONSOLIDACIÓN

1·· ¿Qué es la arquitectura Harvard? ¿En qué se diferencia de la arquitectura von Neumann?

• Esta arquitectura se denominaba arquitectura Harvard y se caracterizaba porque los ordenadores usaban dispositivos de almacenamiento para las instrucciones y para los datos que estaban físicamente separados.
• Este tipo de arquitectura se diferencia de la arquitectura Von Neumann porque utiliza un sistema de almacenamiento separado físicamente para las instrucciones y para los datos. Las instrucciones y los datos se almacenan de manera separada en la memoria caché.

2·· ¿Por qué fue tan importante el desarrollo del álgebra de Boole para la computación moderna?

• Gracias a esas fórmulas ahora mismo podemos hacer un conjunto de operaciones más extensas, por lo que gracias a ello, ahora formulamos más y más rápidos en nuestros ordenadores, haciendo más tareas y operaciones en menos tiempo, lo que lleva a que se hagan mejores arquetipos electrónicos en el software.

3·· ¿Cuáles son los componentes de la unidad de control? ¿Qué función tiene cada uno de ellos?

• Registro de instrucción: es el encargado de almacenar la instrucción que se está ejecutando.
• Registro contador de programas: Contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar

• Controlador y decodificador: se encarga de interpretar la instrucción para su posterior proceso. Es el encargado de extraer el código de operación de la instrucción en curso.

-Secuenciador: genera microórdenes necesarias para ejecutar la instrucción.

- Reloj: proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes.

4·· ¿Cuál es la importancia del reloj en la CPU?

• Es el que manda los impulsos eléctricos a un cierto ritmo. Por lo que su importancia es muy grande ya que hace que la energía haga funcionar al resto de componentes.

5·· ¿Qué es la FPU?

• Una unidad de coma flotantes un componente de la unidad central de procesamiento especializado en el cálculo de operaciones en coma flotante. Las operaciones básicas que toda FPU puede realizar son la suma y multiplicación usuales, si bien algunos sistemas más complejos son capaces también de realizar cálculos trigonométricos o exponenciales.

6·· Busca en Internet información sobre el FSB y el BSB. ¿Para qué sirven? ¿Dónde están situados?

• El front-side bus, también conocido por su acrónimo FSBes el tipo de bus usado como bus principal en algunos de los antiguos microprocesadores de la marca Intel para comunicarse con el circuito integrado auxiliar o chipset. Ese bus incluye señales de datos, direcciones y control, así como señales de reloj que sincronizan su funcionamiento
• En las computadoras personales de la segunda mitad de la década de 1990, el Back Side Busse refiere a la conexión entre un microprocesador y su memoria cache externa, en particular y comúnmente la de segundo nivel o L2 Dado que el concepto de BSB vino a complementar al de FSB, las computadoras modernas utilizan una “arquitectura de bus dual” o, en la nomenclatura de Intel, Dual Independent Bus (DIB).2 .
• -Suelen estar integrados en la placa.

7·· ¿Qué tipos de memoria caché podemos encontrarnos en los microprocesadores actuales? ¿Dónde están situadas?

Memoria Cache L1

En este caso se divide la memoria en varios bloques. Existe un controlador el cual se encarga de poner la información que más se usa más cerca del procesador. Esto es debido a que el tiempo que tarda el procesador en acceder a la memoria de nivel uno siempre es menor que a la de nivel dos y así sucesivamente.

Memoria Cache L2

Normalmente es por núcleo y no distingue entre datos e instrucciones. Se tarda más en acceder a la cache de L1 pero es mucho más grande.El tiempo que tardas en encontrar un determinado dato en estas memorias es proporcional al tamaño de estas

Memoria Cache L3

Se tarda más en acceder a la cache de L2 pero es mucho más grande. Normalmente los fabricantes sólo te dan el tamaño de la última memoria la que se llama Last Level Cache que suele ser la de nivel dos o tres.Suele tener varios un tamaño de varios megas es decir miles de veces más pequeña que la memoria RAM.

Existen ya procesadores con un tipo de memoria de nivel cuatro la cual es compartida por el procesador y la tarjeta gráfica integrada. Pensada sobre todo para alimentar de datos a la gráfica. Esta memoria no necesita ser tan rápida como las anteriores pero si muy grande. En todo caso es una memoria DRAM y no RAM.

• Suelen estar entre el procesador y la memoria principal.

8·· ¿Qué son MFLOPS? ¿Y MIPS?

FLOPS -> operaciones en coma flotante por segundo

MIPS -> millones de instrucciones por segundo

FLOPS se usa para cuantificar el rendimiento que dará una CPU en ámbitos científicos, son operaciones con decimales.

MIPS se usa también para cuantificar el rendimiento que dará una CPU, cuenta las instrucciones que una CPU es capaz de ejecutar por segundo. Es obvio pensar que la comparación será correcta cuando las CPU's tengan el mismo juego de instrucciones y el binario a ejecutar haya estado compilado bajo el mismo sistema operativo, usando el mismo compilador y el mismo nivel de optimización (y evidentemente usando el mismo código fuente.