TALLER DE CONCEPTOS INICIALES

TALLER DE CONCEPTOS INICIALES

1. Describa los componentes de la arquitectura Von Neumann.

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• Unidad Central de Proceso (CPU - Central Processing Unit)

La CPU es donde se procesa la información para programar instrucciones.

El procesador en un sistema informático repite una serie de pasos en los que accede continuamente a la memoria para ejecutar la siguiente instrucción, hace esa instrucción y comienza de nuevo.

Cuando la CPU se implementa en un solo circuito, se denomina microprocesador.

• Unidad aritmético lógica (ALU Arithmetic and logical unit)

Es responsable de realizar operaciones aritméticas y lógicas sobre los datos.

Normalmente, los datos con los que trabaja, así como los resultados de la operación están en los registros de la CPU.

Las operaciones que puede realizar se definen por conjunto de instrucciones de la CPU. Es posible encontrar ALUs con operación orientada con valores enteros, punto flotante o números imaginarios.

• Banco de registros

Proporciona un espacio de almacenamiento para los datos en los que está trabajando la CPU.

Los registros deben cargarse con información de la memoria principal antes de iniciar la operación, cuando sea necesario dejar espacio libre en el banco de registros para operar con nuevos datos, se escribirá su valor en la memoria principal .

Es posible que no todos los registros tengan las mismas características. Normalmente se distingue entre:

• Registros de datos: Guardan la información con la que se trabaja.
• Registros de direcciones: Guardan direcciones de memoria (en las que puede haber datos).
• Registros de control: Controlan el estado de la CPU (flags: zero, overflow, underflow, positivo/negativo...)

• Unidad de control

Se encarga de leer las instrucciones de la máquina almacenadas en la memoria principal y generar las señales necesarias para controlar y coordinar el resto de las unidades de una computadora, para ejecutar las instrucciones leídas.

Partes fundamentales:

• Contador de programa: Registro que apunta a la dirección de memoria de la próxima instrucción a ejecutar. Se incrementa automáticamente después de ejecutar cada instrucción.
• Registro de instrucción: Guarda la instrucción que se está ejecutando.
• Decodificador: Interpreta la instrucción a ejecutar.
• Reloj: Genera una señal de sincronía.
• Secuenciador: Activa en el orden adecuado las diferentes unidades funcionales para ejecutar la instrucción.

Los dos tipos más frecuentes de unidades de control son:

• Cableada: La lógica de las operaciones está implementada mediante hardware.
• Microprogramada: Se trata de una pequeña CPU en miniatura que puede programarse para realizar diferentes tareas. Son más flexibles pero más lentas.

• Buses

Transportan la información entre los diferentes elementos de la CPU. Se distingue entre el bus de datos y el bus de control.

• Memoria principal

La memoria principal está destinada a almacenar información en el procesador. La CPU puede leer y/o escribir datos en diferentes ubicaciones de memoria que componen la memoria principal. La memoria principal tiene una capacidad menor que la memoria secundaria, pero es mucho más rápida. La memoria principal está implementada actualmente mediante funciones integradas. La memoria principal de los sistemas informáticos suele estar formada por dos áreas diferenciadas:

• Memoria RAM

(Random Access Memory): Memoria de acceso aleatorio (no tiene porqué ser utilizada de manera secuencial) que permite tanto la lectura como la escritura. Habitualmente en los sistemas informáticos se trata de un medio de almacenamiento volátil, de manera que se pierde su contenido al cesar la alimentación.

• Memoria ROM

(Read Only Memory): Memoria de acceso aleatorio que sólo permite la lectura de los datos que almacena. Se trata de un medio de almacenamiento persistente, pues no pierde su contenido cuando cesa la alimentación.

• Controlador de Entrada/Salida (I/O)

Dado que el sistema informático necesita comunicarse con el mundo exterior, un elemento que controla el es necesaria la entrada y/o salida de información del sistema informático. Los periféricos del sistema informático se pueden clasificar en:

• Periféricos de entrada

Si sirven para introducir información en el sistema informático (ej. teclado, ratón...)

• Periféricos de salida

Si representan información que sale del sistema informático (ej. monitor, impresora...)

                Las tres técnicas más extendidas de gestión de I/O son:

1. Polling o espera activa: La CPU se encarga de la transferencia de información consultando contínuamente el estado del dispositivo periférico. Simple e ineficiente.
2. Uso de interrupciones: La CPU se encarga de la transferencia de información pero el dispositivo periférico le notifica los cambios de estado mediante una interrupción.
3. DMA (Direct Memory Access): El controlador DMA se encarga de toda la transferencia de información (puede ser un bloque, y puede requerir de conversión). Al finalizar el controlador DMA utiliza una interrupción para notificarlo a la CPU. Con esta técnica, la CPU programa al controlador DMA para realizar el trabajo y queda libre (para realizar otras tareas). Es la técnica más eficiente.

• Buses del sistema

Los buses son los canales de comunicación que permiten que la información circule entre los diferentes elementos de la arquitectura Newmann.

Desde un punto de vista electrónico, un bus es una de las pistas que transportan información entre diferentes elementos.

El número de líneas que tiene el bus determina el número de bits que se pueden transportar en paralelo.

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