Unidades funcionales de una computadora
Computadora: máquina digital y sincrónica con cierta capacidad de cálculo, tiene un programa almacenado que la controla y puede comunicarse con el mundo exterior.
La arquitectura de Von Neumann (1946) :
Concepto de programa almacenado: los datos e instrucciones se almacenaban juntos en la memoria de la máquina.
Concepto de ruptura de secuencia: se le dió a la computadora una instrucción llamada "salto condicional" que dependía del resultado de la operación para que se ejecutara la siguiente instrucción en secuencia o salteando algún paso.
Ciclo de ejecución de la instrucción de la ruptura de secuencia:
1- se toma la instrucción de la memoria
2- ésta instrucción se decodifica
3- se toman los operandos asociados de la memoria
4- se ejecuta la operación
5- se almacenan los resultados
6- o se ejecutan las instrucciones siguiendo la secuencia
La máquina está compuesta por
-una memoria principal
-un CPU en el cual encontramos:
- una Unidad Aritmético Lógica (UAL)
- una Unidad de Control (UC) en donde transcurre el proceso de información
- un conjunto de registros
- buses que transfieren datos,direcciones de memoria y de control
- dispositivos de entrada/salida
Memoria principal
En la memoria principal se almacenan temporalmente los datos e instrucciones que componen un programa mientras éste se está ejecutando).
Esta memoria tiene un conjunto finito de celdas del mismo tamaño, cada una con una dirección, que pueden almacenar un valor determinado, este valor puede interpretarse tanto como un dato o una instrucción de programa.
Memoria RAM
Memoria ROM
La unidad mínima de almacenamiento en una memoria es un bit.
Un celda de tamaño básico está compuesta por 1 byte (8 bits) y se puede
almacenar 1 de 2^8 valores diferentes.
Por ejemplo, si en un modelo de computadora se dispone de un registro de direcciones de 4 bits
se podrían direccionar como máximo a 2^4 (16) celdas de memoria de 1 byte cada una, por lo que
la capacidad de almacenamiento en memoria principal es de 16 bytes.
La transferencia de datos entre memoria principal y procesador se realiza tomando una unidad
denominada palabra. Una palabra puede ser de 8, 16, 32 o 64 bits.
Unidad Aritmética y Lógica
En esta unidad se realizan las operaciones tanto aritméticas (suma, resta, multiplicación,
división) como lógicas (and, or, not, comparaciones) mediante la ejecución de un programa.
Su funcionamiento es dirigido por la Unidad de Control.
Dispone de un conjunto de registros internos que la auxilian en la tarea de cálculo. Tales registros
se utilizan a los efectos de almacenar temporalmente datos de memoria y resultados para luego
copiarlos nuevamente a memoria principal.
Registros básicos OP1, OP2, ACC
Unidad de control
Es el componente que controla el ciclo de procesamiento, coordinando todas las actividades de la computadora a intervalos regulares definidos por los pulsos del reloj de sincronismo. Cada vez que se requiere la ejecución de una instrucción, la UC la reconoce (decodifica), carga los operandos, la ejecuta y almacena los resultados. Posee de forma embebida (definidas a nivel de circuitos) el conjunto de instrucciones primitivas (microinstrucciones) que el procesador es capaz de interpretar y ejecutar (que normalmente es reducido).
La sincronización entre las etapas que componen el ciclo es realizada por el reloj común a todos los componentes.
Buses
Existen tres tipos de buses:
De datos: es bidireccional y permite transportar los datos entre las distintas partes de la computadora.
De direcciones: donde viajan las direcciones de memoria sobre las cuales se quiere leer o escribir.
De control: donde viajan señales que controlan el acceso y el uso a los buses de datos y de direcciones. Señales de control pueden ser: escribir en memoria, leer de memoria, escribir o leer en un dispositivo de entrada/salida.
Dispositivos de entrada y salida
Las operaciones de entrada/salida son las encargadas de controlar y realizar el intercambio de información entre la computadora y el mundo exterior. Para realizar este intercambio se deben conocer los siguientes ítems:
- a cuál dispositivo se quiere acceder
- el estado de tal dispositivo
- la operación que hay que realizar
En un dispositivo de entrada/salida se distinguen tres componentes:
Interface: gestiona el intercambio de información entre el periférico y la CPU.
Controlador: Hardware y software que gestionan directamente el dispositivo físico.
Periféricos: El dispositivo de entrada/salida propiamente dicho.
Hay tres clases de dispositivos:
· de entrada.
· de salida.
· de Entrada/Salida
De entrada: se encargan de introducir los datos y los programas desde el exterior a la memoria principal para que puedan ser utilizados por la computadora. Transforman la información externa (instrucciones o datos tipeados) según alguno de los códigos de entrada/salida (E/S).
Ejemplos: teclado, mouse, scanner, tableta digitalizadora, lector de tarjetas magnéticas, lector de códigos de barras, lector de marcas ópticas, joystick, reconocedor de voz, cámara de video, pantalla sensible al tacto.
De salida: se encargan de proporcionar al exterior los datos de salida o resultados de los procesos que se realizan en la computadora.
Ejemplos: monitor, impresora, plotter, sintetizador de voz.
De entrada/salida: A través de ellos se intercambia información con la CPU en ambos sentidos. Un subconjunto importante de estos corresponde a los dispositivos de almacenamiento.
Ejemplos: Disquetera, discos rígidos, discos ópticos, unidades de cinta. MODEM. Placa de red.
