Fundamentos de la Arquitectura de Ordenadores: De Von Neumann a los Microprocesadores

1. Arquitectura de Ordenadores y Sistemas de Numeración

Los ordenadores se basan en la lógica binaria de 0 y 1 (bits).

Modelo de John von Neumann

Define la estructura y el funcionamiento básico de un ordenador.

Componentes Principales del Modelo de Von Neumann

• CPU (Unidad Central de Procesamiento)
• ALU (Unidad Aritmético-Lógica)
• UC (Unidad de Control): Controla las acciones del ordenador.
• CP (Contador de Programas)
• MP (Memoria Principal) / RAM: Todos los datos deben pasar por la RAM.

Nota: Un ordenador puede funcionar sin periféricos como tarjeta gráfica, impresora o altavoces (Por ejemplo: una máquina expendedora).

1.2. Generaciones de Ordenadores

Generación 0: Máquinas Mecánicas

Se refiere a las máquinas puramente mecánicas, anteriores a la era electrónica.

Primera Generación (1940 - 1952)

• Tecnología: Basada en la teoría de John von Neumann y construida con válvulas de vacío.
• Características: Eran muy lentos y extremadamente grandes.
• Consumo: Consumían mucha energía y generaban mucho calor, lo que podía provocar apagones.
• Operación: Era necesario el trabajo de varias personas para su manejo.
• Ejemplo: El ordenador ENIAC.
• Almacenamiento: Se utilizaban tarjetas perforadas para la entrada de información y cilindros magnéticos para guardar datos. Utilizaban números binarios (0 y 1).

Segunda Generación

• Tecnología: Las válvulas de vacío se sustituyen por transistores.
• Almacenamiento: Se utilizan anillos magnéticos para almacenar la información.
• Mejoras: Son más rápidos, más pequeños y producen menos calor.
• Software: Se desarrollan nuevos lenguajes de programación, entre los que destacan COBOL y FORTRAN.

Tercera Generación

• Tecnología: Se desarrollan los circuitos integrados (CI) para procesar mejor la información. Se introducen los chips, que son piezas de silicio (arena de playa).
• Mejoras: Son más pequeños, más eficientes y producen menos calor.

Cuarta Generación

• Tecnología: Se desarrollan los microprocesadores.
• Integración: Se colocan más circuitos dentro de un chip (mayor densidad).
• Almacenamiento: Se reemplazan los anillos magnéticos por chips de silicio.
• Impacto: Se desarrollan las Computadoras Personales (PC).

En las siguientes generaciones, las prestaciones de cada PC continúan mejorando progresivamente.

1.3. Conversión de Unidades de Almacenamiento (Bit a Byte)

La unidad mínima de información es el Bit (0 o 1).

• 8 BITS = 1 BYTE
• 1024 BYTES = 1 KILOBYTE (KB)
• 1024 KB = 1 MEGABYTE (MB)
• 1024 MB = 1 GIGABYTE (GB)
• 1024 GB = 1 TERABYTE (TB)
• 1024 TB = 1 PETABYTE (PB)

1.4. Sistemas de Numeración (Bases 2, 8 y 10)

• BINARIO: Base 2 (Dígitos: 0, 1)
• OCTAL: Base 8 (Dígitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7)
• DECIMAL: Base 10 (Dígitos: 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9)