ARQUITECTURA DE LA COMPUTADORA

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Computadora

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ARQUITECTURA DE LA COMPUTADORA
1 La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema que conforma una computadora. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.
1.1 CLASIFICACIÓN
1.1.1 Procesador
1.1.1.1 Es el cerebro del sistema, encargado de procesar todos los datos e informaciones. A pesar de que es un dispositivo muy sofisticado no puede llegar a hacer nada por sí solo. Para hacer funcionar a este necesitamos algunos componentes más como lo son memorias, unidades de disco, dispositivos de entrada/salida y los programas.
1.1.1.1.1 1.Nivel de Componente. Los elementos de este nivel son difusiones de impurezas tipo P y de tipo N en silicio, polisilicio cristalino y difusiones de metal que sirven para construir los transistores.
1.1.1.1.1.1 2. Nivel Electrónico. Los componentes son transistores, resistencias, condensadores y diodos construidos con las difusiones del nivel anterior.
1.1.1.1.1.1.1 3. Nivel Digital. Se describe mediante unos y ceros son las puertas lógicas, biestables y otros módulos tanto combinacionales como secuenciales.
1.1.1.1.1.1.1.1 4. Nivel RTL. El nivel de transferencia de registros RTL será el preferido para la descripción de los computadores.
1.1.1.1.1.1.1.1.1 5. Nivel PMS. Este nivel es el más alto de la jerarquía. Las siglas PMS provienen del ingles Processor Memory Switch.
1.2 Arquitectura Clásica de un Computador Modelo Von Neumann
1.2.1 la arquitectura Von Neumann tiene sus orígenes en el trabajo del matemático John Von Neumann desarrollado con John Mauchly y John P. Eckert y divulgado en 1945 en la Moore School de la Universidad de Pensilvania, Estados Unidos, en el que se presentaba e EDVAC ( Electronic Discrete Variable Automatic Computer). De aquí surgió la arquitectura del programa almacena en memoria y búsqueda/ejecución secuencial de instrucciones. En términos generales una computadora tiene que realizar 3 funciones: ü Procesamiento de Datos ü Almacenamiento de Datos ü Transferencia de Dato
1.2.1.1 CPU (por el acrónimo en inglés de central processing unit) : La unidad central de proceso es el corazón del computador. Controla el flujo de datos, los procesa, y gobierna el secuenciamiento de las acciones en todo el sistema.
1.2.1.1.1 Memoria: es la responsable del almacenamiento de datos.
1.2.1.1.1.1 Entrada/Salida: transfiere datos entre el entorno exterior y el computador.
1.2.1.1.1.1.1 Sistema de interconexión: Buses; es el mecanismo que permite el flujo de datos entre la CPU, la memoria y los módulos de entrada/salida.
1.2.1.1.1.1.1.1 Periféricos: estos dispositivos son los que permiten la entrada de datos al computador, y la salida de información una vez procesada.
1.3 Unidad Central de Procesamiento
1.3.1 Controla el funcionamiento de los elementos de un computador. Desde que el sistema es alimentado por una corriente, este no deja de procesar información hasta que se corta dicha alimentación.
1.3.1.1 Unidad de Control (UC): La unidad de control se encarga de leer de la memoria las instrucciones que debe de ejecutar y de secuenciar el acceso a los datos y operaciones a realizar por la unidad de proceso.
1.3.1.1.1 Registros Internos: el almacenamiento de los resultados a la ejecución de las instrucciones en la memoria principal podría ser lento y excesivamente tendría muchos datos en el sistema de interconexión con la memoria, con lo que el rendimiento bajaría.
1.3.1.1.1.1 1. Contador de programa.- se encarga de almacenar la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar. 2. Registro de Instrucción.- se almacena la instrucción capturado en memoria y la que se está ejecutando. 3. Registro de Estado.- compuesto por una serie de bits que informan el resultado obtenido en la última operación de la ALU. 4. Registro Acumulador.- algunos CPU’s realizan operaciones aritméticas en un registro llamado acumulador, su función es la de almacenar los resultados de las operaciones aritméticas y lógicas.
1.4 Memoria
1.4.1 En la memoria se almacena el programa y los datos que va a ejecutar el CPU. Las instrucciones son códigos binarios interpretados por la unidad de control, los datos de igual manera se almacenan de forma binaria.
1.4.1.1 Periféricos.
1.4.1.1.1 Se entenderán todos aquellos dispositivos que son necesarios para suministrar datos a la computadora o visualizar los resultados.
1.4.2 Entrada/Salida
1.4.2.1 Como sabemos una computadora tiene dispositivos de entrada y salida como son los que contiene el gabinete, disco duro, placa madre, unidades de CD o DVD, etc.
1.4.2.2 Sistema de Interconexión: Buses.
1.4.2.2.1 La conexión de los diversos componentes de una computadora, tales como discos duros, tarjetas madres, unidades de CD, teclados, ratones, etc. se efectúan a través de los buses. Un bus se define como un enlace de comunicación compartido que usa múltiples cables para conectar subsistemas.
1.4.2.2.1.1 Buses de datos: es el que se utiliza para transmitir datos entre los diferentes dispositivos del computador. · Buses de Direcciones: sirve para indicar la posición del dato que se requiere acceder. · Bus de Control: sirven para seleccionar al emisor y al receptor en una transacción del bus. · Bus de alimentación: sirve para proporcionar a los dispositivos voltajes distintos.
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