Fundamentos de Arquitectura de Computadores: Evolución, Almacenamiento y Componentes Clave

Las Generaciones de Ordenadores

Primera Generación (1955-1959)

La tecnología utilizada fue la de las válvulas de vacío. Como consecuencia, estos ordenadores presentaban un gran consumo de potencia y una alta generación de calor. Eran de escasa fiabilidad, sufriendo una avería aproximadamente cada dos horas, lo que hacía su mantenimiento muy complicado. Además, eran lentos, ya que solo podían ejecutar unas 1.000 instrucciones por segundo. La memoria máxima era de 20 Kbytes. Sus aplicaciones principales fueron militares y de cálculo científico.

Segunda Generación (1960-1965)

Se incorpora el transistor, que, comparado con las válvulas, es más pequeño, tiene menor consumo, es más rápido, más fiable y menos frágil. La introducción del circuito impreso disminuyó el cableado y aumentó significativamente la fiabilidad del sistema.

Tercera Generación (1965-1974)

Esta generación se caracteriza por la aparición del circuito integrado. En 1973 se comercializó la primera UCP integrada, que se denominó microprocesador 4004.

Aplicaciones y Capacidades Desarrolladas

• Cálculo científico: Se desarrollaron posibilidades aritméticas avanzadas, incluyendo operadores aritméticos especializados y el uso de la coma flotante.
• Gestión de empresas: Se tratan y estructuran cadenas de caracteres (letras, cifras, decimales, signos, etc.); se manipulan ficheros y se trabaja con importantes memorias auxiliares.
• Control de procesos industriales: Los ordenadores son más pequeños y pueden trabajar en tiempo real, es decir, procesar el resultado mientras se genera el proceso.
• Sistemas conversacionales: Estos son los ordenadores más potentes, dotados, además, de un buen sistema de comunicaciones.
• Memoria virtual: El Sistema Operativo (SO) gestiona una transferencia de programas entre la memoria principal y la memoria auxiliar, dando la sensación de que todos los programas se encuentran constantemente en la memoria principal.

Almacenamiento Secundario

1. Discos Flexibles

El disco flexible fue el medio más utilizado para introducir y transportar información. Su estructura se compone de bloques, pistas y sectores.

2. El Disco Duro

El disco duro está compuesto por una serie de discos o platos que se encuentran apilados unos sobre otros dentro de una carcasa impermeable al aire y al polvo. La estructura del disco duro se divide de forma similar a la de los discos flexibles. Además, el conjunto de todas las pistas que tienen asignado el mismo número y que están en diferentes platos se denomina cilindro.

Componentes Internos y Buses

2. La Placa Base

La placa base es el elemento más importante de un ordenador; el tipo de placa base determina la arquitectura del sistema. El elemento principal de la placa base es el microprocesador, aunque la calidad del sistema informático resultante es la suma del conjunto de todos los elementos instalados. La placa base también incluye:

• Zócalo para el microprocesador.
• Zócalos para memoria.
• Ranuras de expansión.
• Conectores periféricos.

1. La Memoria ROM

La memoria ROM (*Read-Only Memory*) tiene asociada la BIOS (*Basic Input/Output System*). Aunque los detalles concretos de cómo funciona la ROM-BIOS conciernen solamente a los técnicos de lenguaje ensamblador, las bases de cómo está organizada y cómo funciona son de gran interés para entender el funcionamiento del ordenador.

2. La Memoria RAM

Toda la información se almacena en la memoria de tipo RAM (*Random Access Memory* o memoria de acceso aleatorio). Esta memoria es muy rápida, lo que la hace muy efectiva para almacenar el programa que se esté utilizando y las variables necesarias para su funcionamiento. Además, tiene un acceso aleatorio, es decir, se puede acceder a cualquier posición de la memoria desde cualquier otra posición.

1. El Bus PCI

El Bus PCI (*Peripheral Component Interconnect*), más que un bus, es una extensión del microprocesador, por lo que puede trabajar a una velocidad más cercana a la de este que cualquier otro bus anterior.

2. El Bus USB

El USB (*Universal Serial Bus*, bus serie universal) es un bus serie a través del que pueden realizarse transferencias de datos. A continuación, se muestran las velocidades máximas de algunas de sus versiones iniciales:

• USB 1.0: 0,19 MB/s
• USB 1.5: 1,5 MB/s
• USB 2.0: 60 MB/s
• USB 3.0: 600 MB/s