Arquitectura de Computadoras: Componentes, Buses y su Evolución Tecnológica

RA1: Selección y Descripción de Componentes Microinformáticos

Este documento aborda la selección de los componentes de integración de un equipo microinformático estándar, describiendo sus funciones y comparando prestaciones de distintos fabricantes.

Criterio de Evaluación a): Bloques y Funciones del Equipo Microinformático

Se han descrito los bloques que componen un equipo microinformático y sus funciones.

Componentes Fundamentales del Equipo Microinformático

• Las memorias RAM son el componente donde se cargan todas las instrucciones que el procesador ejecuta.
• Las memorias de almacenamiento, tanto internas como externas, sirven para guardar todos los datos del ordenador (como el Sistema Operativo, datos personales, etc.).

Tipos de Software

• El software base (o software de sistema) es el conjunto de programas que permiten al hardware funcionar y al usuario interactuar con el equipo. Incluye el Sistema Operativo, los controladores (drivers) y el firmware.
• El software de aplicación es el conjunto de programas diseñados para realizar tareas específicas para el usuario, como procesadores de texto, navegadores web o juegos. Son el resultado de la programación y se ejecutan sobre el software base.

Criterio de Evaluación b): Reconocimiento de la Arquitectura de Buses

Se ha reconocido la arquitectura de buses.

Representación esquemática de un bus de datos.

En la arquitectura de computadoras, el bus (o canal) es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora o entre varias computadoras. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistores y condensadores, además de circuitos integrados.

Tipos de Transferencia en los Buses

Existen dos tipos principales de transferencia en los buses:

• Serie: El bus solamente es capaz de transferir los datos bit a bit. Es decir, el bus tiene un único cable que transmite la información.
• Paralelo: El bus permite transferir varios bits simultáneamente, por ejemplo, 8 bits.

Inconvenientes de la Transferencia Paralela

Aunque en primera instancia la transferencia en paralelo parece mucho más eficiente, esta presenta ciertos inconvenientes:

• La frecuencia de reloj en el bus paralelo tiene que ser más reducida.
• La longitud de los cables que forman el bus está limitada, ya que a partir de determinada longitud la probabilidad de que los bits lleguen desordenados es elevada.

Evolución de las Arquitecturas de Buses

Primera Generación de Buses

La empresa DEC notó que el uso de dos buses no era necesario si se combinaban las direcciones de memoria con las de los periféricos en un solo espacio de memoria (mapeo), de manera que la arquitectura se simplificaba, ahorrando costos de fabricación en equipos producidos en masa, como eran las primeras minicomputadoras.

Segunda Generación de Buses

Desde que los procesadores empezaron a funcionar con frecuencias más altas, se hizo necesario jerarquizar los buses de acuerdo a su frecuencia: se creó el concepto de bus de sistema (conexión entre el procesador y la RAM) y de buses de expansión, haciendo necesario el uso de un chipset.

Tercera Generación de Buses

Los buses de tercera generación se caracterizan por tener conexiones punto a punto, a diferencia de los buses mencionados anteriormente en los que se comparten señales de reloj. Esto se logra reduciendo fuertemente el número de conexiones que presenta cada dispositivo usando interfaces serie. Entonces, cada dispositivo puede negociar las características de enlace al inicio de la conexión y, en algunos casos, de manera dinámica, al igual que sucede en las redes de comunicaciones. Entre los ejemplos más notables, están los buses PCI-Express, el Infiniband y el HyperTransport.