01 Introducci N

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Capítulo 1

Introducción
1.1 Finalidad de este libro
La  finalidad  de  este  libro  es  utilizarlo  como  texto  complementario  en  cursos  de  arquitectura  de 
computadores preuniversitarios avanzados o universitarios de primer ciclo. Principalmente va dirigido a 
estudiantes  y  profesionales  que  estudian  arquitectura  de  computadores  y  que  buscan  explicaciones adicionales, problemas prácticos, y ejemplos para comprender mejor la materia o para realizar ejercicios 
prácticos. 

1.2 Conocimientos previos necesarios
Este libro supone que el lector tiene unos conocimientos similares a los de los estudiantes de primer o 
segundo  curso  de  ingeniería  electrónica  o  de  informática,  que  no  hayan  cursado  arquitectura  de 
computadores  u  organización  de computadores.  Se  supone  que  el  lector  tiene  familiaridad  con  el 
funcionamiento de un computador y con su terminología, así como con la programación en lenguajes de 
alto nivel. 

1.3 Contenido
Este libro cubre una variedad de temas algo más amplia que la mayoría de los cursos de arquitectura de computadores para aumentar así su utilidad. Los lectores pueden encontrar este material adicional, útil 
como  revisión  o  introducción  a  temas  más  avanzados.  El  libro  empieza  tratando  la  representación  de 
datos  y  la  aritmética  del  computador,  seguido  de  varios  capítulos  sobre  la  organización  de 
computadores  y  modelos  de  programación.  El  Capítulo  5  es  el  inicio  de  tres  capítulos  dedicados  al diseño de procesadores, incluyendo segmentación de cauce y paralelismo a nivel de instrucción. Luego 
siguen tres capítulos sobre memorias, incluyendo memorias virtuales y memorias caché. Los dos últimos 
capítulos  se  dedican  a  la  entrada  y  salida  (E/S)  y  a  realizar  una  introducción  a  los  multiprocesadores, 
respectivamente. 

1.4 Objetivos del capítulo
La  finalidad  de  este  capítulo  es  informar  al  lector  del  contenido  del  resto  de  los  capítulos  viendo las 
tecnologías básicas que hacen posible funcionamiento de los computadores y las técnicas utilizadas para 
medir  y  comparar  prestaciones.  Después  de  leer  este  capítulo  y  hacer  los  ejercicios,  el  estudiante 
debería: 
1. Comprender y ser capaz de explicar cómo han ido avanzando a lo largo de la historia la densidad de transistores, el funcionamiento de los circuitos y las prestaciones globales del computador. 
2. Comprender los métodos usuales para evaluar las prestaciones de un computador 
3. Ser  capaz  de  calcular  cómo  afectarían  a  las  prestaciones  generales  del  computador  cambios 
producidos en alguna de sus partes. 

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1.5 Tendencias tecnológicas
Desde principios de los 80, las prestaciones de los computadores se debían a mejoras en la capacidad de los circuitos integrados que se utilizaban para implementar los procesadores, chips de memoria y otros 
de  sus  componentes.  A  lo  largo  del  tiempo  en  los  circuitos  integrados,  se  ha  mejorado  su  densidad 
(número de transistores e hilos caben en un área determinada de un chip de silicio), velocidad (lo rápido que operan las puertas lógicas y los dispositivos de memoria), y área (tamaño físico del mayor circuito 
integrado que se puede fabricar). 
El enorme avance en las prestaciones de los computadores a lo largo de las dos últimas décadas se ha 
debido al hecho de que la velocidad y la densidad de los chips han mejorado geométricamente en vez de 
linealmente,  lo  que  significa  que  el  aumento  de  prestaciones  de  un  año  a  otro  ha  sido  una  parte relativamente constante de las prestaciones del año anterior, en lugar de un valor absoluto constante. 
De media, el número de transistores que se pueden fabricar en un chip de silicio crece alrededor del 50 
por ciento cada año, y la velocidad de los transistores aumenta de forma que el retardo de una puerta 
lógica  básica  (AND,  OR,  etc.)  disminuye  un  13  por  ciento  al  año. ...