ESTRUCTURA DEL CPU

La CPU (Central Procesing Unit)
Es la parte inteligente del sistema. Interpreta las instrucciones del programa de usuario y consulta el estado de las entradas. Dependiendo de dichos estados y del programa, ordena la activación de las salidas deseadas.
La CPU está constituida por los siguientes elementos:
Memoria monitor del sistema
Circuitos auxiliares
 Procesador
Está constituido por el microprocesador, el reloj (generador de onda cuadrada) y algún chip auxiliar.
El microprocesador es un circuito integrado (chip), que realiza una gran cantidad de operaciones, que podemos agrupar en:
*Operaciones de tipo lógico.
*Operaciones de tipo aritmético.
*Operaciones de control de la transferencia de la información dentro del autómata.
Para que el microprocesador pueda realizar todas estas operaciones está dotado de unos circuitos internos que son los siguientes:
Circuitos de la unidad aritmética y lógica o ALU: Es la parte del µp donde se realizan los cálculos y las decisiones lógicas para controlar el autómata.
Circuitos de la unidad de control (UC) o Decodificador de instrucciones: Decodifica las instrucciones leídas en memoria y se generan las señales de control.
*Acumulador: Es la encargada de almacenar el resultado de la última operación realizada por el ALU.
*Flags: Flags, o indicadores de resultado, que pueden ser consultados por el programa.
*Contador de programa: Encargada de la lectura de las instrucciones de usuario.
*Bus (interno): No son circuitos en si, sino zonas conductoras en paralelo que transmiten datos, direcciones, instrucciones y señales de control entre las diferentes partes del mp.
 Memoria monitor del sistema
Es una memoria de tipo ROM, y además del sistema operativo del autómata contiene las siguientes rutinas, incluidas por el fabricante.
*Inicialización tras puesta en tensión o reset.
*Rutinas de test y de respuesta a error de funcionamiento.
*Intercambio de información con unidades exteriores.
*Lectura y escritura en las interfaces de E/S.


Funciones básica de la CPU
En la memoria ROM del sistema, el fabricante ha grabado una serie de programas ejecutivos, software del sistema y es a estos programas a los que accederá el µp para realizar las funciones.
El software del sistema de cualquier autómata consta de una serie de funciones básicas que realiza en determinados tiempos de cada ciclo.
En general cada autómata contiene y realiza las siguientes funciones:
 Vigilar que el tiempo de ejecución del programa de usuario no exceda de un determinado tiempo máximo. A esta función se le denomina Watchdog.
 Ejecutar el programa usuario.
 Crear una imagen de las entradas, ya que el programa de usuario no debe acceder directamente a dichas entradas.
 Renovar el estado de las salidas en función de la imagen de las mismas, obtenida al final del ciclo de ejecución del programa usuario.
 Chequeo del sistema.

Componentes Del Computador
Es un sistema compuesto de cinco elementos diferenciados: una CPU (unidad central de Procesamiento), dispositivo de entrada, dispositivos de almacenamiento, dispositivos de salida y una red de comunicaciones, denominada bus, que enlaza todos los elementos del sistema y conecta a éste con el mundo exterior.
Ucp o cpu (central processing unit):
UCP o procesador, interpreta y lleva a cabo las instrucciones de los programas, efectúa manipulaciones aritméticas y lógicas con los datos y se comunica con las demás partes del sistema. Una UCP es una colección compleja de circuitos electrónicos.
Cuando se incorporan todos estos circuitos en un chip de silicio, a este chip se le denomina microprocesador. La UCP y otros chips y componentes electrónicos se ubican en un tablero de circuitos o tarjeta madre.
Los factores relevantes de los chips de UCP son:
Compatibilidad: No todo el soft es compatible con todas las UCP. En algunos casos se pueden resolver los problemas de compatibilidad usando software especial.
Velocidad: La velocidad de una computadora está determinada por la velocidad de su reloj interno, el dispositivo cronométrico que produce pulsos eléctricos para sincronizar las operacionesde la computadora.
Las computadoras se describen en función de su velocidad de reloj, que se mide en mega hertz. La velocidad también está determinada por la arquitecturadel procesador, es decir el diseño que establece de qué manera están colocados en el chip los componentes individuales de la CPU. Desde la perspectiva del usuario, el punto crucial es que "más rápido" casi siempre significa "mejor".
Estructura del CPU
La estructura de las rutas principales de datos dentro de la CPU: Los bloques de la CPU. Estos bloques pueden organizarse e interconectarse de varias formas. Una de tales organizaciones se muestra en la siguiente figura. En este caso, la unidad aritmética y lógica (ALU) y todos los registros de la CPU están conectados a través de un bus común. Desde luego, este bus es interno y no debe confundirse con el bus externo, o buses, que conectan a la CPU con la memoria y los dispositivos de E/S. El bus externo de memoria se muestra en la siguiente figura conectado con la CPU por medio de los registros de datos y de dirección MDR y MAR. El número y funciones de los registros del RO al R(n - 1) varían mucho de una máquina a otra. Pueden ser para que el programador los emplee en operaciones generales, pero algunos de ellos pueden ser registros de aplicación especial, tales como registros índices o apuntadores de pila.

unidad I memoria del computador

La memoria

Se refiere a los componentes de una computadora, dispositivos y medios de almacenamiento que retienen datos informáticos durante algún intervalo de tiempo. Las memorias de computadora proporcionan unas de las principales funciones de la computación moderna, la retención o almacenamiento de información.

El computador dispone de varios dispositivos de memorización:

• La memoria ROM
• La memoria RAM
• Las memorias externas. Un aspecto importante de la memorización es la capacidad de hacer ese registro en medios permanentes, básicamente los llamados "archivos" grabados en disco.
• El acumulador

La principal memoria externa es el llamado "disco duro", que está conformado por un aparato independiente, que contiene un conjunto de placas de plástico magnetizado apto para registrar la "grabación" de los datos que constituyen los "archivos" y sistemas de programas. Ese conjunto de discos gira a gran velocidad impulsado por un motor, y es recorrido también en forma muy veloz por un conjunto de brazos que "leen" sus registros. También contiene un circuito electrónico propio, que recepciona y graba, como también lee y dirige hacia otros componentes del computador la información registrada.

Indudablemente, la memoria externa contenida en el disco duro es la principal fuente del material de información (data) utilizado para la operación del computador, pues es en él que se registran el sistema de programas que dirige su funcionamiento general (sistema operativo), los programas que se utilizan para diversas formas de uso (programas de utilidad) y los elementos que se producen mediante ellos (archivos de texto, bases de datos, etc.).

Unidades de Memoria

• BIT: puede tener valore de 0 y 1, es decir sistema binario
• BYTE: son 8 Bits.
• KILOBYTE (KB) = 2 **10 bytes
• MEGABYTE (MB) = 2 ** 10 Kilobyte = 2 ** 20 Bytes
• GIGABYTE (GB) = 2** 10 Megabyte = 2** 30 Bytes
• TERABYTE (TB) =2**10 Gigabyte = 2**40 Bytes

Es necesario aclarar que las unidades son infinitas, pero las antes nombradas son las usadas.

BIT: su nombre se debe a la contracción de Binary Digit, es la mínima unidad de información y puede ser un cero o un uno

BYTE: es la también conocida como el octeto, formada por ocho bits, que es la unidad básica, las capacidades de almacenamiento en las computadoras se organiza en potencias de dos, 16, 32, 64.

Las demás unidades son solo múltiplos de las anteriores, por ello cada una de ellas están formadas por un determinado numero de Bits.

La memoria principal o RAM

Acrónimo de Random Access Memory, (Memoria de Acceso Aleatorio) es donde el ordenador guarda los datos que está utilizando en el momento presente. Se llama de acceso aleatorio porque el procesador accede a la información que está en la memoria en cualquier punto sin tener que acceder a la información anterior y posterior. Es la memoria que se actualiza constantemente mientras el ordenador está en uso y que pierde sus datos cuando el ordenador se apaga.

Cuando las aplicaciones se ejecutan, primeramente deben ser cargadas en memoria RAM. El procesador entonces efectúa accesos a dicha memoria para cargar instrucciones y enviar o recoger datos. Reducir el tiempo necesario para acceder a la memoria, ayuda a mejorar las prestaciones del sistema. La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de almacenamiento, como los disquetes o discos duros, es que la RAM es mucho más rápida, y se borra al apagar el ordenador.

Tipos de memorias RAM

DRAM: acrónimo de "Dynamic Random Access Memory", o simplemente RAM ya que es la original, y por tanto la más lenta.

FPM (Fast Page Mode): a veces llamada DRAM, puesto que evoluciona directamente de ella, y se usa desde hace tanto que pocas veces se las diferencia. Algo más rápida, tanto por su estructura (el modo de Página Rápida) como por ser de 70 ó 60 ns.

EDO o EDO-RAM: Extended Data Output-RAM. Evoluciona de la FPM. Permite empezar a introducir nuevos datos mientras los anteriores están saliendo (haciendo su Output), lo que la hace algo más rápida (un 5%, más o menos).

La ventaja de la memoria EDO es que mantiene los datos en la salida hasta el siguiente acceso a memoria. Esto permite al procesador ocuparse de otras tareas sin tener que atender a la lenta memoria.

SDRAM: Sincronic-RAM. Es un tipo síncrono de memoria, que, lógicamente, se sincroniza con el procesador, es decir, el procesador puede obtener información en cada ciclo de reloj, sin estados de espera, como en el caso de los tipos anteriores. Sólo se presenta en forma de DIMMs de 168 contactos; es la opción para ordenadores nuevos.

SDRAM funciona de manera totalmente diferente a FPM o EDO. DRAM, FPM y EDO transmiten los datos mediante señales de control, en la memoria SDRAM el acceso a los datos esta sincronizado con una señal de reloj externa.

PC-100 DRAM: La especificación para esta memoria se basa sobre todo en el uso no sólo de chips de memoria de alta calidad, sino también en circuitos impresos de alta calidad de 6 o 8 capas, en vez de las habituales 4; en cuanto al circuito impreso este debe cumplir unas tolerancias mínimas de interferencia eléctrica; por último, los ciclos de memoria también deben cumplir unas especificaciones muy exigentes.

BEDO (burst Extended Data Output): Fue diseñada originalmente para soportar mayores velocidades de BUS. Al igual que la memoria SDRAM, esta memoria es capaz de transferir datos al procesador en cada ciclo de reloj, pero no de forma continuada, como la anterior, sino a ráfagas (bursts), reduciendo, aunque no suprimiendo totalmente, los tiempos de espera del procesador para escribir o leer datos de memoria.

RDRAM: (Direct Rambus DRAM). Es un tipo de memoria de 64 bits que puede producir ráfagas de 2ns y puede alcanzar tasas de transferencia de 533 MHz, con picos de 1,6 GB/s.

DDR SDRAM : (Double Data Rate SDRAM o SDRAM-II). Funciona a velocidades de 83, 100 y 125MHz, pudiendo doblar estas velocidades en la transferencia de datos a memoria. Este tipo de memoria tiene la ventaja de ser una extensión de la memoria SDRAM, con lo que facilita su implementación por la mayoría de los fabricantes.

SLDRAM: Funcionará a velocidades de 400MHz, alcanzando en modo doble 800MHz, con transferencias de 800MB/s, llegando a alcanzar 1,6GHz, 3,2GHz en modo doble, y hasta 4GB/s de transferencia. Se cree que puede ser la memoria a utilizar en los grandes servidores por la alta transferencia de datos.

ESDRAM: Este tipo de memoria funciona a 133MHz y alcanza transferencias de hasta 1,6 GB/s, pudiendo llegar a alcanzar en modo doble, con una velocidad de 150MHz hasta 3,2 GB/s.

La memoria ROM

Se caracteriza porque solamente puede ser leída (ROM=Read Only Memory). Alberga una información esencial para el funcionamiento del computador, que por lo tanto no puede ser modificada porque ello haría imposible la continuidad de ese funcionamiento.

Uno de los elementos más característicos de la memoria ROM, es el BIOS, (Basic Input-Output System = sistema básico de entrada y salida de datos) que contiene un sistema de programas mediante el cual el computador "arranca" o "inicializa", y que están "escritos" en forma permanente en un circuito de los denominados CHIPS que forman parte de los componentes físicos del computador, llamados "hardware".

Dispositivos de Almacenamiento Secundario

La memoria secundaria son todas las unidades de disco que en un computador puede tener, se usan para almacenar programas ejecutables y grandes volúmenes de datos que requieren ser acsesados en algún momento.

Los Floppy drives: Su capacidad es totalmente insuficiente para las necesidades actuales, pero cuentan con la ventaja que les dan los muchos años que llevan como estándar absoluto para almacenamiento portátil.

Unidades de disco Ls-120: es una unidad diseñada para la lectura y escritura en disquetes de 3 ½ pulgadas de gran capacidad de almacenamiento (120 MB) en especial para archivos y programas modernos mas amplios. La tecnología del LS -120 utiliza una interfase IDE que graba en pistas de alta densidad, las cuales son leídas por un rayo láser en cabezas de alta precisión.

Discos duros

Pertenecen a la llamada memoria secundaria o almacenamiento secundario. Al disco duro se le conoce con gran cantidad de denominaciones como disco duro, rígido (frente a los discos flexibles o por su fabricación a base de una capa rígida de aluminio), fijo (por su situación en la computadora de manera permanente), Winchester (por ser esta la primera marca de cabezas para disco duro). Estas denominaciones aunque son las habituales no son exactas ya que existen discos de iguales prestaciones pero son flexibles, o bien removibles o transportables.

Las capacidades de los discos duros varían desde 10 Mb. hasta varios GB. En minis y grandes computadoras. Para conectar un disco duro a una computadora es necesario disponer de una tarjeta controladora (o interfaz). La velocidad de acceso depende en gran parte de la tecnología del propio disco duro y de la tarjeta controladora asociada al disco duro.

Estos están compuestos por varios platos, es decir varios discos de material magnético montados sobre un eje central sobre el que se mueven. Para leer y escribir datos en estos platos se usan las cabezas de lectura/escritura que mediante un proceso electromagnético codifican / decodifican la información que han de leer o escribir. La cabeza de lectura/escritura en un disco duro está muy cerca de la superficie, de forma que casi vuela sobre ella, sobre el colchón de aire formado por su propio movimiento. Debido a esto, están cerrados herméticamente, porque cualquier partícula de polvo puede dañarlos.

Una diferencia fundamental entre unos y otros discos duros es su interfaz de conexión. Antiguamente se usaban diversos tipos, como MFM, RLL o ESDI, aunque en la actualidad sólo se emplean dos: IDE y SCSI.