- El hardware es el conjunto de componentes físicos que integran el ordenador, ya sean electricos, mecánicos o electrónicos. Algunos ejemplos son el microprocesador, la memoria, la impresora, el disco duro y la cámara web.
- El software está formado por el sistema operativo, los programas y los datos.
El software y el hardware están en continuo desarrollo. La evolución del hardware está orientada a conseguir máquinas cada vez más potentes, pequeñas, móviles y capaces de procesar más cantidad de información. La evolución del software está orientada al desarrollo de nuevas aplicaciones, o programas, que se adopten a las necesidades de los usuarios, aprovechando todas las posibilidades del hardware disponible.
Componentes hardware de un ordenador:
En un ordenador se distinguen los siguientes componentes:
- Unidad central, que es el conjunto de dispositivos que conforman el ordenador, tales como la placa base, el microprocesador, la memoria principal, el disco duro, los conectores y los puertos.
- Los periféricos, que son los dispositivos que se conectan a la unidad central para desempeñar operaciones de entrada y salida de datos, almacenamiento o comunicación en red. La conexión puede ser de forma cableada a través de los puertos, o bien de forma inalámbrica utilizando Bluetooth, Wi-Fi, inflarrojos, etc.
Los ordenadores móviles, como las tablets y los teléfonos inteligentes, integran en un mismo dispositivo la unidad central y los periféricos, tales como la pantalla, el micrófono, la webcam o los altavoces.
Funcionamiento y dispositivos de un ordenador:
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ARQUITECTURA DE VON NEUMANN.
Los primeros ordenadores se programaban cableándolos, por lo que ejecutar un programa podía llevar semanas para manipular los diversos interruptores y cablear todos los circuitos que intervenían. Esto, prácticamente, equivalía a reconstruir todo el ordenador para ejecutar un nuevo programa.
En 1945, el matemático John von Neumann introdujo el concepto de "programa almacenado" que permitía independizar el software del hardware y almacenar los programas y los datos en la memoria del ordenador. Con este concepto, se empezó a utilizar una misma arquitectura hardware para ejecutar diferentes programas.
La mayoría de los ordenadores actuales están basados en esta arquitectura, aunque, con el tiempo, se ha ido complementando con nuevos componentes:
La arquitectura Von Neumann diferencia cinco partes en un ordenador:
- La unidad aritmético-lógica o ALU, encargada de ejecutar todas las operaciones matemáticas y de decisión lógicas. Para ello, utiliza registros donde se almacenan los datos para las operaciones y sus resultados.
- La unidad de control, gestiona las señales, lee instrucciones de la memoria y ejecuta las órdenes, utilizando la ALU para realizar los cálculos necesarios. La unidad de control, junto con la unidad aritmético-lógica son equivalentes a los microprocesadores actuales.
- La memoria principal, se trata de un espacio de almacenamiento temporal de instrucciones y datos, ordenado de manera reticular para localizar su conteniendo mediante direcciones. Esta memoria se corresponde con la RAM y la memoria caché, en los ordenadores actuales.
- El sistema de entrada/salida (E/S), permite obtener información de otros dispositivos externos y devolver los resultados obtenidos. Se puede asociar a los periféricos que se comunican con el ordenador a través de los puertos.
- Los buses, que proporcionan un medio de transporte para los datos, las instrucciones y la información de control, conectando cada una de las unidades con el ordenador a través de los puertos.
Según esta arquitectura, todos los ordenadores están constituidos, básicamente, por:
- El microprocesador, que ejecuta los programas y procesa la información.
- La memoria, que contiene los programas y los datos que se están ejecutando.
- Los periféricos, que permiten la entrada, salida y almacenamiento de información, así como la comunicación con el exterior.
Esquema de la arquitectura Von Neumann:
Desarrollo de Intel Tick-Tock
Intel utiliza un modelo definido por ellos mismos para el desarrollo de sus procesadores cuyo nombre es Tick-Tock. De esta manera divide este proceso en 2 fases:
Año 1. Tick
Desarrolla una mejora de la tecnología de fabricación que le permite hacer transitores más pequeños. Cuando hablamos de 45, 32, 22 nanómetros nos referimos al ancho mínimo que nos permite la técnica desarrollada fabricar una cara de este elemento.Con cada nuevo tick Intel consigue reducir el área de sus transistores a la mitad. Menor área significa menos consumo a la misma frecuencia y más espacio para añadir más bloques funcionales. A veces aprovecha este cambio para mejorar la arquitectura existente. Las mejoras en la potencia permiten aumentar la velocidad de funcionamiento ya que la primera es proporcional a la segunda.
Año 2.Tock
Rediseña totalmente la arquitectura del procesador, puede cambiar bloque funcionales o como interactúan entre ellos. Con más o menos el mismo número de transistores consigue un diseño más eficiente. Es normal ver mejoras de un 10-20% de prestaciones teniendo la misma frecuencia de funcionamiento.
Procedimiento evolutivo de los microprocesadores desde los tiempos de nuestros abuelos hasta la actualidad, en cuanto a:
En este enlace podréis ver perfectamente la evolución del microprocesador desde los microprocesadores más remotos hasta los actuales: EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR.
El microprocesador es un circuito integrado que contiene algunos o todos los elementos necesarios para conformar una (o más) CPU por sus siglas del inglés, y en español "Unidad central de procesamiento".
En la actualidad este componente electrónico está compuesto por millones de transitores, integrados en una misma placa de silicio.
Se debe distinguir entre el concepto de procesador, que es un dispositivo de hardware, y el de CPU, que es un concepto lógico. Una CPU puede estar soportada por uno o varios microprocesadores, y un microprocesador puede soportar una o varias CPU.
Núcleo(s) del microprocesador y aportaciones de tener un número mayor de ellos, y memoria caché
Antes las CPU, tenían un solo núcleo que procesaba todas las tareas al mismo tiempo. Hace unos años, la arquitectura de procesadores se reinició introduciendo en el mercado los procesadores de múltiples núcleos. El proceso evolutivo de la familia de los procesadores Core va desde los dos a los cuatro núcleos. Eso implica que cada procesador puede gestionar tareas de procesamiento de forma paralela, eliminando gran cantidad del tiempo de espera que los programas tenían que soportar cuando el procesador estaba muy ocupado. Eso, unido a una mayor caché, favorece realmente que el ordenador pueda manejar grandes demandas de rendimiento.
La memoria caché que se encuentra en el interior del procesador está ideada para acelerar el acceso a la memoria RAM. La caché está situada en la misma oblea de silicio que el procesador, es de tipo SRAM (Static Read Aleatory Memory), es decir, no necesita refrescarse frente a las DRAM (Dinamyc Read Aleatory Memory).
Al haber más núcleos, el software diseñado para aprovechar la capacidad multitarea de estos funciona con mucha más rapidez y eficiencia ordenándole varias operaciones (o "hilos") a la CPU a la vez. En la actualidad las aplicaciones diseñadas para aprovechar la tecnología de múltiples hilos y las CPU de varios núcleos son generalmente videojuegos y programas de edición de fotografía que consumen mucha memoria.
Elementos que antes se encontraban en la placa base que se van incluyendo en el microprocesador
La tendencia de los últimos años ha sido integrar más núcleos dentro de un mismo empaque, además de componentes como memorias caché y controladores de memoria, elementos que antes estaban montados sobre la placa base como dispositivos individuales.
Velocidad del procesador
En los procesadores de varios núcleos, la velocidad que figura en la CPU se corresponde realmente con la velocidad del reloj de cada núcleo. Esta sigue siendo una gran diferencia en términos de rendimiento pero, como puede verse, se solapan los intervalos de velocidad para cada uno de los procesadores, por lo que no es el único factor que influye en el rendimiento.
Veamos, para sincronizar un procesador y que sea capaz de realizar sus tareas es necesario usar algún tipo de mecanismo. Como norma general lo que usa un reloj.
Este, es capaz de contar muy rápido, miles de millones de veces por segundo. Y determina en cierta manera las prestaciones del sistema. Cuanto mayor es la frecuencia de actualización mayor será la capacidad de realizar cálculos y por lo tanto más rápidos serán los programas.
La frecuencia de funcionamiento medida en gigahertzios, nos indica a que velocidad cambia ese reloj. En definitiva 1 gigahertzio indica que el sistema posee un reloj que se mueve mil millones de veces por segundo. 4 Gigahertzios, velocidad cercana a la que podemos ver en un procesador actual, significa que el reloj se mueve a una velocidad de cuatro mil millones de veces por segundo.
En los micros antiguos, las prestaciones dependían de forma directa de ese número. Es decir, a mayor frecuencia de funcionamiento uno era más potente que el otro. Actualmente, las mejoras introducidas en las arquitecturas de procesadores hacen que este número sea cada vez menos importante.
TDP
TDP (acrónimo de Thermal Design Power) es la máxima potencia generadora por un dispositivo medida en vatios (W). Esta representa la máxima cantidad de potencia requerida por el sistema de refrigeración de un sistema informático para disipar el calor. Normalmente el TDP más importante de un equipo es el procesador. Obliga a usar un tipo de refrigeración mínima y limita la frecuencia a la que puede funcionar el micro.
Si el sistema que utilizas para enfriar tu equipo, que lo natural es que sea un ventilador, no es capaz de disipar esa potencia entonces la temperatura crece pudiendo ocurrir que el micro se queme.
Por suerte, en los nuevos ordenadores, si se detecta una temperatura muy alta en el equipo se apaga antes de que ocurra un accidente.
Por ejemplo, una CPU de un equipo portátil puede estar diseñada para 20W de TDP, lo que significa que puede disipar (por diversas vías: ventilador, disipador...) 20 vatios de calor sin exceder la máxima temperatura de unión de los transistores en el circuito integrado, a partir de la cual el transistor deja de funcionar.
PROCESADORES INTEL CORE SKYLAKE
Intel fabrica su nueva línea de procesadores Core de 6ª generación, conocidas por el nombre en código Skylake.
Esta nueva generación es 2,5 veces más potente que la versión anterior y ocho veces más eficiente que un ordenador de hace cinco años. A su vez, es 30 veces mejor en cuanto a prestaciones gráficas, con el objetivo de ofrecer la capacidad de procesar y visualizar la nueva oleada de contenidos 4K, realidad virtual y 3D de la mano de los chips gráficos Iris e Iris Pro. Respecto al consumo energético, los equipos que utilicen Skylake tendrán una autonomía de uso tres veces más duradera. Este microprocesador Skylake está optimizado para Windows 10. "Es el mejor procesador que ha creado Intel, hasta el momento", dijo Kirk Skaugen, vicepresidente senior y director general de Client Computing Group de Intel.
EVOLUCIÓN DE LOS MICROPROCESADORES:
Aquí tenéis una línea del tiempo de la historia evolutiva del microprocesador.
Desde 1971, el microprocesador, se ha convertido en el cerebro de, prácticamente, millones de dispositivos que, sin esta innovación, no hubieran existido.
Esta línea muestra 40 años de historia del microprocesador hasta nuestra actualidad. Aquí os dejo los microprocesadores de Intel y algunos otros más. Sin tener en cuenta, los microprocesadoresn actuales, entre algunos de ellos destacamos: los microprocesadores "Haswell" y "Broadwell" de Intel.
Intel. Desde su fundación, en 1968 y con la presentación de su primer microprocesador para ordenador en 1971, Intel se ha mantenido a la vanguardia en el desarrollo de las tecnologías que habilitan el mundo en el que vivimos: interconectado e inteligente. Hoy, más de 40 años después, Intel continúa marcando tendencia en el ámbito tecnológico y entregando día a día soluciones que hacen más fácil la vida de las personas.
Ejemplo de microarquitectura del microprocesador Intel Core 2:
Como a continuación veréis, todos los microprocesadores en los que solamente aparece una fotografía pertenecen a Intel, desde el más elemental a los más actuales (Ej.: el 1º. Microprocesador 4004).
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