Tema 3: La Computadora.

3. Clasificación de las Computadoras.

3.1. De acuerdo a la forma que se procesan los datos:

3.1.1. Computadoras analógicas:

Computadora analógica, también conocida como ordenador analógico. Es un dispositivo electrónico o hidráulico diseñado para manipular la entrada de datos en términos de, por ejemplo, niveles de tensión o presiones hidráulicas, en lugar de hacerlo como datos numéricos. El dispositivo de cálculo analógico más sencillo es la regla de cálculo, que utiliza longitudes de escalas especialmente calibradas para facilitar la multiplicación, la división y otras funciones.

En el típico ordenador analógico electrónico, las entradas se convierten en tensiones que pueden sumarse o multiplicarse empleando elementos de circuito de diseño especial. Las respuestas se generan continuamente para su visualización o para su conversión en otra forma deseada.

3.1.2. Computadoras digitales

• Son computadoras que operan contando números y haciendo comparaciones lógicas. 
• Deben ser programadas antes de ser utilizadas y Contienen una gran cantidad de memoria.
• Son máquinas de propósito general; dado un programa, ellas pueden resolver virtualmente todo tipo de problemas.
• Son precisas, proveen exactamente la respuesta correcta a algún problema específico.
• Estas computadoras tienen una gran memoria interna, donde pueden ser introducidos millones de caracteres.
• Estas computadoras son las más utilizadas.
• En la actualidad el 95% de los computadores utilizados son digitales dado a su gran utilidad a nivel comercial, científico y educativo.

Una señal digital varía de forma discreta o discontinua a lo largo del tiempo. Parece como si la señal digital fuera variando "a intervalos" entre un valor máximo y un valor mínimo.

Por otra parte, una señal analógica es una señal que varía de forma continua a lo largo del tiempo.

3.1.3. Computadoras hibrida

Es un sistema construido de una computadora Digital y una Análoga, conectados a través de una interfaz que permite el intercambio de información entre las dos computadoras y el desarrollo de su trabajo en conjunto.

La mayoría de las señales que representan una magnitud física (temperatura, luminosidad, humedad, etc.) son señales analógicas.

Las señales analógicas pueden tomar todos los valores posibles de un intervalo; y las digitales solo pueden tomar dos valores posibles.

Una computadora o cualquier sistema de control basado en un microprocesador no puede interpretar señales analógicas, ya que solo utiliza señales digitales.

Es necesario traducir, o transformar en señales binarias, lo que se denomina proceso de digitalización o conversión de señales analógicas a digitales.

En esta imagen se observa una señal analógica, que para ser interpretada en una computadora ha de modificarse mediante digitalización

3.2. De acuerdo a su propósito:

 

3.2.2. General

Esta clasificación comprende todas las computadoras que permiten la realización de múltiples y diferentes tipos de funciones y aplicaciones, como proporcionarnos herramientas para el trabajo en oficina (textos, cálculos, bases de datos, comunicación, etc) o para la creación y manipulación de imágenes, diversion y entretenimiento, investigación, entre otras muchas. 

3.2.1. Especifico 

Son aquellas que tienen como finalidad la solución de tateas detalladas, es decir, pese a que generalmente operan con la mayoría de los elementos de una computadora, sólo tiene una aplicación o función útil. Por ejemplo, si observáramos los componentes internos de una consolo de videojuegos de nueva generación, detectaríamos prácticamente los mismos internos de una computadora personal, con la diferencia de que las funciones que realiza están únicamente destinadas al entretenimiento.

3.3. De acuerdo a su tamaño y potencia:

3.3.1. Súper computadoras.

La supercomputadoras son ordenadores o computadoras de alto desempeño, es decir, son extremadamente potentes y capaces de realizar tareas de cálculo a una velocidad sorprendente que equivale a cientos de veces la velocidad de una computadora de sobremesa o laptop estándar.

Podemos decir entonces que las supercomputadoras son equipos informáticos que están compuestos por cientos de procesadores que trabajan en paralelo y en arreglos combinados, para ofrecer una velocidad y capacidad de cálculo y de procesamiento de datos sorprendentes, de tal manera, que puedan ser utilizadas para fines específicos en donde muchas computadoras trabajando simultáneamente no darían los resultados esperados por los usuarios.

3.3.2. Macrocomputadoras. 

Una macrocomputadora es un ordenador de grandes dimensiones capaz de gestionar un elevado número de tareas simultáneamente. Este cuenta con varias unidades de almacenamiento destinadas a grandes cantidades de información que luego serán procesadas. Otra de sus principales características es que permite el acceso a varios usuarios simultáneamente por medio de terminales.

A pesar de un uso intensivo del potente procesador que forma parte de su arquitectura, una macrocomputadora se diferencia de un supercomputador en su función principal: un supercomputador realiza complejos cálculos matemáticos, mientras que una macrocomputadora se limita a gestión de datos y administración de tareas. Esto implica que una macrocomputadora no está diseñada para realizar cómputos exhaustivos

3.3.3. Minicomputadoras.

Podría decirse que las minicomputadoras son un tipo específico de computadora multiusuario, ubicadas, en términos de proceso computacional, entre los grandes sistemas multiusuario del tipo mainframe y las computadoras, estaciones de trabajo y sistemas de datos monousuario, como nuestra propia PC. Sin embargo, a pesar de estar emparentadas con los mainframes por capacidad, lo cierto es que no ofrecen el mismo nivel de procesamiento. Nacen en la década de 1960 de la necesidad de contar con un sistema de cómputo de bajo costo, comparándolo con un mainframe, y de bajo mantenimiento, tanto de especialistas para operarlo como de personal técnico para repararlo.

3.3.4. Microcomputadoras. 

Las microcomputadoras, también denominadas microcomputadores o microordenadores, son computadoras que poseen un microprocesador como unidad central de proceso, y que están configuradas para cumplir con funciones específicas. Del microprocesador dependen aspectos como: la complejidad del sistema, la potencia, el sistema operativo, la normalización, la versatilidad y el precio del equipo, entre otros.

Básicamente, las microcomputadoras constituyen un sistema completo para uso personal, que contiene además del microprocesador, una memoria y una serie de componentes de entrada y salida de información.

Finalmente, es importante aclarar que aunque las microcomputadoras suelen confundirse con las computadoras personales, no son lo mismo. Podría más bien decirse que las segundas forman parte de la clasificación general de las primeras.

3.2. Arquitectura y organización de la computadora.

La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadoras.Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.

3.3. Tipos de arquitecturas

Arquitectura Harvard:

Es una arquitectura de computadora con pistas de almacenamiento y de señal físicamente separadas para las instrucciones y para los datos.

Hoy en día (2016), la mayoría de los procesadores implementan dichas vías de señales separadas por motivos de rendimiento, pero en realidad implementan una arquitectura Harvard modificada, para que puedan soportar tareas tales como la carga de un programa desde una unidad de disco como datos para su posterior ejecución.

Usos modernos de la arquitectura Harvard:

1. Los procesadores Texas Instruments TMS320 C55x.
2. Los microcontroladores AVR de AVR de Atmel Corp y la PIC de Microchip Technology, Inc..

Arquitectura Von Neumann:

Tradicionalmente los sistemas con microprocesadores se basan en esta arquitectura, en la cual la unidad central de proceso (CPU), está conectada a una memoria principal única (casi siempre sólo RAM) donde se guardan las instrucciones del programa y los datos. A dicha memoria se accede a través de un sistema de buses único (control, direcciones y datos).

En un sistema con arquitectura Von Neumann el tamaño de la unidad de datos o instrucciones está fijado
por el ancho del bus que comunica la memoria con la CPU. Así un microprocesador de 8 bits con un bus de 8 bits, tendrá que manejar datos e instrucciones de una o más unidades de 8 bits (bytes) de longitud. Si tiene que acceder a una instrucción o dato de más de un byte de longitud, tendrá que realizar más de un acceso a la memoria.

Arquitectura ARM:

ARM es una arquitectura RISC de 32 bits y recientemente con la llegada de su versión V8-A también de 64 Bits desarrollada por ARM Holdings.

La arquitectura ARM está soportada por un gran número de sistemas operativos integrados y de tiempo real, incluyendo Windows CE, Windows 8 RT, .NET Micro Framework, Symbian, ChibiOS/RT, FreeRTOS, eCos, Integrity, Nucleus PLUS, MicroC/OS-II, QNX, RTEMS, BRTOS, RTXC Quadros, ThreadX, Unison Operating System, uTasker, VxWorks, MQX y OSE.

Los sistemas que acreditan la especificación estándar UNIX y que soportan la arquitectura ARM son:

-Solaris
-Apple OS X (en proyecto)
Familias:

Arquitectura Orientada a Servicios (SOA):

La Arquitectura Orientada a Servicios (SOA, siglas del inglés Service Oriented Architecture) es un paradigma de arquitectura para diseñar y desarrollar sistemas distribuidos. Las soluciones SOA han sido creadas para satisfacer los objetivos de negocio las cuales incluyen facilidad y flexibilidad de integración con sistemas legados, alineación directa a los procesos de negocio reduciendo costos de implementación, innovación de servicios a clientes y una adaptación ágil ante cambios incluyendo reacción temprana ante la competitividad.

Permite la creación de sistemas de información altamente escalables que reflejan el negocio de la organización, a su vez brinda una forma bien definida de exposición e invocación de servicios (comúnmente pero no exclusivamente servicios web), lo cual facilita la interacción entre diferentes sistemas propios o de terceros.

SOA proporciona una metodología y un marco de trabajo para documentar las capacidades de negocio y puede dar soporte a las actividades de integración y consolidación.

Existen diversos estándares relacionados a los servicios web; incluyendo los siguientes:

• XML
• HTTP
• SOAP
• REST
• WSDL
• UDDI

Hay que considerar, sin embargo, que un sistema SOA no necesariamente utiliza estos estándares para ser “Orientado a Servicios” pero es altamente recomendable su uso.

Arquitectura en Pipeline:

Basada en filtros, consiste en ir transformando un flujo de datos en un proceso comprendido por varias fases secuenciales, siendo la entrada de cada una la salida de la anterior.

Esta arquitectura es muy común en el desarrollo de programas para el intérprete de comandos, ya que se pueden concatenar comandos fácilmente con tuberías (pipe).

También es una arquitectura muy natural en el paradigma de programación funcional, ya que equivale a la composición de funciones matemáticas.

Arquitecturas INTEL Y AMD 

IA-32 (Intel Architecture, 32 bits): es la arquitectura del conjunto de instrucciones de los procesadores de Intel 80×86 y de los primeros microprocesadores de AMD. IA-32 fue una extensión de 32 bits, implementada por primera vez en 1986 en el procesador Intel 80386, sucesor de los antiguos procesadores Intel 8086, 8088, 80186 y 80286 de 16-bit y el denominador común de todos los diseños 80×86 subsiguientes (80486, 80586, 80686). Por este motivo, también es conocida de manera genérica como arquitectura i386, x86-32 o x86, aunque bajo esta última denominación (x86), y también como x86-16, se suele incluir a los procesadores Intel de 16 bits.

La arquitectura IA-64 (Intel Arquitecture, 64 bits) de Intel (perogrullada), fue lanzada en 1999, y no es directamente compatible con el conjunto de instrucciones IA-32 (excepto bajo emulación software) como sí sucede en el caso de las arquitecturas Intel 64 y AMD64. IA-64 es la arquitectura utilizada por la línea de procesadores Itanium e Itanium 2, por lo que inicialmente fue conocida por el nombre de Intel Itanium Architecture.

OTRAS ARQUITECTURAS:

Además de las arquitecturas de Intel y AMD existen otras muchas, entre las más conocidas:

SPARC. (del inglés Scalable Processor ARChitecture):es una arquitectura RISC originalmente diseñada por Sun Microsystems y que podemos encontrar en los procesadores de Sun (ahora Oracle).

PowerPC (usualmente abreviada PPC):es el nombre de la arquitectura de computadoras de tipo RISC desarrollada por IBM, Motorola y Apple. Los procesadores de esta familia son utilizados principalmente en ordenadores Macintosh de Apple hasta el año 2006 y en varios modelos IBM.

ARM (Advanced RISC Machines): es una familia de microprocesadores RISC diseñados por la empresa Acorn Computers y desarrollados por Advanced RISC Machines Ltd., una empresa derivada de la anterior.

PA-RISC: es el nombre por el que se conoce una arquitectura de microprocesadores desarrollada por sistemas Hewlett-Packard y VLSI Technology Operation. Esta arquitectura se basa en el modelo RISC y en PA (Precision Architecture). También se suelen referir a ella como la arquitectura HPPA (Hewlett Packard Precision Architecture). Los primeros PA-RISC fueron dispositivos de 32 bits. El diseño fue actualizado en 1996 dando lugar a la versión 2.0 de la arquitectura. Esta nueva versión era una arquitectura de 64 bits.

Alpha: es una arquitectura de microprocesadores diseñada por DEC e introducida en 1992 bajo el nombre AXP. Cuenta con un juego de instrucciones RISC de 64 bits, pero también puede manejar datos de 32, 16 bits y por último de 8 bits.