Arquitectura de la computadora

o   Unidad Central de Procesamiento (CPU): circuitería que controla el tratamiento de los datos, se conoce como “procesador”, está montado sobre la tarjeta madre (tarjeta de circuito principal). Tamaño: 2.5 cm².

o   Procesador: 

§  Unidad aritmética/lógica: realiza operaciones.

§  Unidad de control: coordina las actividades de la máquina. 

§  Unidad de registros: almacena temporalmente la información dentro del procesador.

§  Bus de datos: conjunto de hilos de conexión que conectan con la memoria principal.

 

·      Concepto de programa almacenado:

o   Programa almacenado en la memoria principal como un dato. El procesador extrae el programa, lo decodifica y lo ejecuta.

 

·      Lenguaje máquina: conjunto de instrucciones junto con el sistema de codificación utilizado.

 

·      Instrucción de nivel máquina: instrucción expresada en lenguaje máquina.

 

·      Filosofías de arquitectura de procesador: 

o   RISC (Reduced Instruction Set Computer): procesador diseñado para ejecutar un conjunto mínimo de operaciones. Es eficiente, rápido y económico. 

o   CISC (Complex Instruction Set Computer): procesador diseñado para ejecutar un gran número de operaciones complejas. Preparado para la evolución de software complejo. Es potente. 

 

·      Ejecución de programas: una vez que los programas almacenados en memoria están en el procesador, cada instrucción de decodifica y se realiza. La ejecución es en el orden en que están almacenadas (con JUMP se salta una instrucción). 

o   El procesador tiene:

§  Registro de instrucciones: almacena la instrucción que está ejecutando.

§  Contador de programa: contiene la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar.

o   El procesador repite este proceso que se llama ciclo de máquina (decodificación, ejecución, captación).

 

·      Comunicación con otros dispositivos

o   Controladoras: controla la comunicación entre una computadora y otros dispositivos. La controladora se conecta mediante cables a dispositivos periféricos situados dentro de la carcasa de la computadora o a conectores (puertos). Una controladora traduce los mensajes y los datos entre un formato compatible con la computadora y el dispositivo. 

§  USB (Universal Serial Bus) y FireWire permiten que una misma controladora pueda gestionar diversos tipos de dispositivos. 

§  E/S Mapeada en memoria: el procesador se comunica con los dispositivos como si fueran celdas en la memoria principal. 

o   Acceso directo a memoria (DMA, Direct Memory Access): capacidad de una controladora de efectuar sus propias comunicaciones con la memoria principal durante los nanosegundos que el procesador no está utilizando el bus. El DMA puede presentar un cuello de botella de von Neumann en el bus de datos.

o   Handshaking: el proceso de coordinación bidireccional de transferencia de datos entre la computadora y el dispositivo periférico. Intercambian información acerca del estado del dispositivo y coordinan sus actividades.

o   Medios de comunicación populares: 

§  Comunicación paralela: varias señales se transmiten al mismo tiempo por una línea separada.

§  Comunicación serie: transfiere señales una detrás de otra por una única línea.

Modem: transforma los tonos que llegan por las líneas telefónicas en patrones de bits.