ARQUITECTURA DE LA COMPUTADORA

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.

   • CLASIFICACIÓN
     • Procesador
       • 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.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.
           • 2. Nivel Electrónico. Los componentes son transistores, resistencias, condensadores y diodos construidos con las difusiones del nivel anterior.
             • 3. Nivel Digital. Se describe mediante unos y ceros son las puertas lógicas, biestables y otros módulos tanto combinacionales como secuenciales.
               • 4. Nivel RTL. El nivel de transferencia de registros RTL será el preferido para la descripción de los computadores.
                 • 5. Nivel PMS. Este nivel es el más alto de la jerarquía. Las siglas PMS provienen del ingles Processor Memory Switch.
   • Arquitectura Clásica de un Computador Modelo Von Neumann
     • 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
       • 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.
         • Memoria: es la responsable del almacenamiento de datos.
           • Entrada/Salida: transfiere datos entre el entorno exterior y el computador.
             • Sistema de interconexión: Buses; es el mecanismo que permite el flujo de datos entre la CPU, la memoria y los módulos de entrada/salida.
               • Periféricos: estos dispositivos son los que permiten la entrada de datos al computador, y la salida de información una vez procesada.
   • Unidad Central de Procesamiento
     • 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.
       • 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.
         • 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. 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.
   • Memoria
     • 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.
       • Periféricos.
         • Se entenderán todos aquellos dispositivos que son necesarios para suministrar datos a la computadora o visualizar los resultados.
     • Entrada/Salida
       • 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.
       • Sistema de Interconexión: Buses.
         • 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.
           • 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.