Fundamentos de Arquitectura de Computadoras: Buses, Tipos de Memoria y Evolución del Microprocesador

Arquitectura Fundamental del Computador: Buses, CPU y Memoria

Componentes del Bus del Sistema

El Bus del Sistema (o Front Side Bus, FSB) es una complicada red de pequeños cables y conectores que comunica a todos los componentes de la PC con el procesador y la memoria.

• Bus de Dirección: Determina la dirección física donde deben dirigirse los datos.
• Bus de Transmisión de Datos: Transfiere la información entre los componentes.

El Microprocesador (CPU)

El Microprocesador es el encargado de realizar casi todas las operaciones y cálculos que permiten al equipo ejecutar diversas tareas en función del programa en ejecución.

Partes del Microprocesador

• Encapsulado
• Memoria Caché (integrada)

Memoria Principal

Memoria RAM (Random Access Memory)

La Memoria RAM es una memoria de acceso aleatorio. En ella se guardan temporalmente las instrucciones que debe cumplir el procesador.

• DRAM (Dynamic RAM): Necesita ser refrescada cientos de veces por segundo para mantener los datos.
• SRAM (Static RAM): No necesita ser refrescada tan frecuentemente como la DRAM, lo que la hace más rápida y cara.

Memoria ROM (Read-Only Memory)

La Memoria ROM es una memoria de solo lectura. En ella se guardan pequeños programas que sirven para poner en marcha la computadora y realizar diagnósticos.

Tipos de Memoria ROM

• BIOS (Basic Input/Output System): Software grabado en una memoria no volátil y de solo lectura (ROM). Garantiza el arranque (start up) del equipo, la carga del sistema operativo y la provisión de "servicios" para la operación de periféricos.
• PROM (Programmable Read-Only Memory): Permitía a los usuarios modificarla solo una vez, alterando físicamente su estructura con la aplicación de pulsos de alto voltaje.
• EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory): Permitía reiniciar su contenido exponiendo el dispositivo a fuertes rayos ultravioleta. (Memoria de solo lectura programable y borrable).

Memoria Caché

La Memoria Caché es una memoria de acceso rápido que sirve como puente entre el microprocesador y la memoria RAM externa, acelerando el acceso a los datos más utilizados.

Memoria Secundaria y Almacenamiento

Disco Duro

El Disco Duro es el principal medio de almacenamiento de información persistente en una computadora.

Interfaces de Almacenamiento y Sistemas RAID

• SCSI (Small Computer System Interface): Es una interfaz estándar para la transferencia de datos entre distintos dispositivos del bus de la computadora.
• SATA (Serial Advanced Technology Attachment): Es una interfaz de transferencia de datos entre la placa base y dispositivos de almacenamiento como el disco duro, lectores/regrabadores de CD/DVD/BR, y Unidades de Estado Sólido (SSD).
• RAID (Redundant Array of Independent Disks): Es un sistema de almacenamiento que usa múltiples discos duros o SSD entre los que se distribuyen o replican los datos para mejorar el rendimiento o la redundancia.

Generación de Microprocesadores

A continuación, se presenta una cronología de hitos en la evolución de los microprocesadores:

• 8088 (1979): Trabajaba con palabras de 16 bits. Utilizado en los PC-XT.
• 80286 (1982): Superó el límite de direccionamiento de RAM de 1 MB a 16 MB. Trabajaba a 25 MHz de velocidad.
• 386 (1985): Primer procesador de 32 bits. Soportaba hasta 4 GB de RAM.
• 486 (1991): Con velocidades de hasta 133 MHz. Se añadieron las memorias caché integradas.
• Pentium, K5, K6, 6x86, M-II (1993): Contaban con varias líneas de ejecución (pipelining) que permitían realizar más de una operación por cada ciclo. Alcanzaban 600 MHz de frecuencia.
• P-Pro, P-II, P-III, Celeron, K6-2, K6-3 (1995): Tenían una construcción con dos chips interconectados y se incluyó la memoria caché en el mismo encapsulado.
• Athlon, Duron, Pentium 4, Celeron (1999): El Athlon destacaba por sus operaciones con enteros y coma flotante. El Pentium 4 trabajaba con más de 3.5 GHz.
• Itanium, Opteron, Athlon 64 y 64FX (2003): Diseñados para trabajar con palabras de 64 bits.