Organización Básica Y Diseño Del Computador.

Organización Básica y Diseño del Computador.

Códigos de Instrucción.

Un código de instrucción es un grupo o conjunto de bits que instruye a la computadora sobre cómo ejecutar una operación específica. Por lo general, se divide en partes y cada una tiene una interpretación propia. La parte más básica de un código de instrucción es su parte de operación.

El código de operación de una instrucción es un grupo de bits que define operaciones como sumar, restar, multiplicar, desplazar y complementar. El número de bits requerido para el código de operación de una instrucción depende de la cantidad total de operaciones disponibles en la computadora.

Una instrucción de computadora es un código binario que especifica una secuencia de microoperaciones para la computadora. Los códigos de instrucciones y los datos se almacenan en la memoria. La computadora lee cada instrucción de la memoria y la coloca en un registro de control. Entonces el control interpreta el código binario de la instrucción y procede a ejecutarlo mediante una secuencia de microoperaciones. Cada computadora tiene un conjunto de instrucciones único. La capacidad de almacenar y ejecutar instrucciones, el concepto de programa almacenado, es la propiedad más importante de una computadora de uso general.

Ciclo de instrucción.

Un programa residente en la unidad de memoria de la computadora está formado por una secuencia de instrucciones. El programa se ejecuta en la computadora recorriendo un ciclo para cada instrucción. A su vez, cada ciclo de instrucción se divide en una secuencia de subciclos o fases. En la computadora básica cada ciclo de instrucción consiste en las siguientes fases:

 Buscar una instrucción de la memoria.

 Decodificar la instrucción.

 Leer la dirección efectiva de la memoria si la instrucción tiene una dirección indirecta.

 Ejecutar la instrucción.

Cuando se termina el paso 4, el control regresa al paso 1 para buscar, decodificar y ejecutar la siguiente instrucción. Este proceso continúa en forma indefinida a menos que se encuentre una instrucción HALT (alto).

Diseño del Computador.

Definición de Computador.

Es una máquina capaz de efectuar una secuencia de operaciones mediante un programa, de tal manera, que se realice un procesamiento sobre un conjunto de datos de entrada, obteniéndose un conjunto de datos de salida.” “Una computadora digital consiste en un sistema de procesadores interconectados, memorias y dispositivos de entrada/salida”.

Organización Básica.

 Elemento Físico (Hardware): Hard (duro) y Ware (equipo). Constituye todo el equipo duro del computador, la parte tangible o perceptible.

 Elemento Lógico (Software): Soft (suave) y Ware (equipo). Constituye la parte imperceptible o intangible. Está formado por los programas del computador, siendo el principal el del sistema Operativo.

 Elemento Humano (personal informático): Comprende los usuarios en general.

Organización y Arquitectura de una computadora.

La organización de una computadora se define mediante sus registros internos, la estructura de temporización y control y la secuencia de micro-operaciones que ejecuta sobre los datos almacenados en sus registros. La arquitectura de una computadora es el conjunto de registros e instrucciones que debe conocer un programador para utilizarla.

Unidades Funcionales del Computador.

El computador, habiendo sido diseñado para el procesamiento de datos, su organización es similar a la de cualquier otro proceso. Indiferente de lo que se desee procesar, siempre se tendrán tres elementos importantes, la materia prima, la transformación que es el proceso en sí, y el producto final, es decir la materia prima transformada en un nuevo producto. Así, el computador está conformado por dispositivos de entrada, unidad central de procesamiento, dispositivos de salida y adicionalmente memoria externa o dispositivos de almacenamiento.

Un sistema básico de proceso de datos se puede estructurar en tres partes claramente diferenciadas en cuanto a sus funciones:

 Unidad central de proceso (CPU)

 Memoria Central (MC)

 Unidades de entrada/salida (periféricos)

La Unidad Central de Proceso.

La CP (Central Processingunit), es también denominada procesador central, ya que su principal misión consiste en coordinar y realizar todas las operaciones del sistema informático; entre ellas, ejecutar programas almacenados en la memoria principal buscando sus instrucciones y examinándolas para después ejecutar una tras otra. Se compone de circuitos eléctricos integrados en una pastilla o chip denominada Microprocesador. Todos los componentes de la unidad central de procesos están conectados por un bus (colección de alambres paralelos para transmitir direcciones, datos y señales de control. Pueden ser internos o externos como los que conectan a la memoria y a los dispositivos de E/S).

En la CPU, se encuentra compuesta de varias partes; el Procesador, la unidad de control y la unidad aritmético-lógica

 La unidad de control (Cu, control Unit): Es la parte del procesador encargada de gobernar el resto de las unidades, además de recoger, interpretar y ejecutar las instrucciones controlando su secuencia. Se encarga de buscar las instrucciones de la memoria principal y determinar su tipo.

 Unidad Aritmético-Lógica (ALU, Aritmetic lógica Unit): Es la parte del procesador encargada de realizar todas las operaciones elementales de tipo aritmético y tipo lógico. Es decir, realiza operaciones como suma y AND boleado necesarias para las instrucciones.

 Memoria Central (mainmemory): Es el encargado de almacenar los programas y los datos de estos, necesarios para que el sistema informático realice un determinado trabajo. Una característica importante es que es volátil, de tamaño pequeño y de alta velocidad que sirve para almacenar resultados temporales y de cierta información de control.

Organización de la CPU.

En la figura, se muestra con más detalle la organización interna de una parte de una CPU Von Neumann típica. Esta parte se llama camino de datos y consiste en los registros (generalmente del 1 al 32), la ALU (Unidad Aritmético-Lógica, ArithmeticLogicUnit) y varios buses que conectan los componentes. Los registros alimentan dos registros de entrada de la ALU, rotulados A y B en la figura. Estos registros contienen las entradas de la ALU mientras ésta se encuentra calculando. La ALU suma, resta y realiza otras operaciones simples con sus entradas y produce un resultado en el registro de salida. El contenido de este registro de salida se envía a un registro, que posteriormente se escribe

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