Computacion

Tucupido, 18 de Octubre del 2012

ORGANIZACIÓN BÁSICA Y DISEÑO DEL COMPUTADOR

La organización de un computador parte de la manera como el hombre se ha ido ordenando, ella puede recibir diversos nombres. Ente ellos termino computadora proviene del Ingles (Computer) que significa “maquina de computar o calcular. También del término francés ordinateur procede de la denominación de Ordenador, que se refiere a la tarea de poner en orden la información.

• 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, formada en un sistema de procesadores interconectados, memorias y dispositivos de entrada/salida que permiten efectuar rápidamente cualquier operación que se le asigne.

• Diseño de un computador:

Las computadoras están estructuradas según un modelo básico de funcionamiento que describe la interacción que se realiza entre los elementos que la componen, estos son Hardware, software y el elemento humano.

• 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.

-Elemento Humano (Personal informático): Sistema de Cómputo.

ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE UNA COMPUTADORA

La arquitectura de una computadora es el conjunto de registros e instrucciones que debe conocer un programador para utilizarla. 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.

CÓDIGOS DE INSTRUCCIÓN

Es la forma de cómo ejecutar una acción específica, estos códigos se almacenan en la memoria, que también guarda los resultados. Una instrucción se puede ver como una cadena de bits que se agrupan en campos con tamaños diferentes, es decir, es un código binario que especifica una secuencia de micro-operaciones para la computadora.

Los códigos de instrucción es un código de bits que instruye a la computadora sobre como ejecutar una operación específica, por lo general se divide en partes y cada uno tiene interpretación propia, estos junto con los datos se almacenan en la memoria y especifica además, los registros o palabras de memoria en donde se va a encontrar los operandos, donde se va a almacenar el resultado.

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 proceda a ejecutarlo mediante una secuencia de micro-operaciones. La parte más básica de un código de instrucción es su operación.

TIPOS DE INSTRUCCIONES

Las instrucciones que es capaz de realizar la UCP se denominan instrucciones máquina. El lenguaje que se utiliza para su codificación es el lenguaje máquina y, de acuerdo con su función, se clasifican en:

• Instrucciones de transferencia de datos. Transfieren datos.

• Instrucciones aritméticas, lógicas y de comparación. Operaciones.

• Instrucciones de transferencia de control. Secuencia de ejecución.

•Instrucciones de gobierno. Controlan estado CPU.

EL CÓDIGO DE OPERACIÓN

Es un grupo de bits que define las operaciones como sumar, multiplicar, desplazar o complementar. Un código de operación se denomina macroinstrucción, porque específica un conjunto de micro-operaciones. Asimismo, las instrucciones se forman por dos campos:

Código de operación (CO), que indica qué operación se debe realizar por el procesador. Operandos, relativos a los datos, que son necesarios para realizar su misión.

En función de esto tenemos, los siguientes tipos de instrucciones:

-Instrucciones de tres operandos: Constan en primer lugar de código de operacional que siguen tres operandos, de los cuales, los dos primeros son las direcciones de los argumentos que hay que operar y el tercero es la dirección donde se depositará el resultado. Este formato se adoptó en algunos de los primeros computadores, en los que la capacidad de la memoria era pequeña y por tanto bastaba con pocos bits para los campos de dirección. De no ser así, la longitud del formato resulta ser excesivamente grande.

-Instrucciones de dos operandos: Contienen el código de operación y dos operandos, de los que uno de ellos actúa, además, como receptor del resultado de la operación. En las máquinas que utilizan instrucciones con dos direcciones el resultado puede depositarse en el lugar que inicialmente ocupaba uno de los operandos.

-Instrucciones de un solo operando: Se utilizan generalmente en máquinas cuya arquitectura funciona con filosofía de acumulador. El acumulador de la UAL contiene previamente el primer argumento de la operación, el segundo es el contenido en la propia instrucción, y después de ser operados ambos por el circuito operacional, el resultado queda depositado de nuevo en el acumulador.

-Instrucciones sin operandos: Una pila está formada por datos almacenados en orden consecutivo en la memoria, existiendo un registro especial, denominado puntero de pila, que nos indica la dirección del último dato introducido en ella. Cuando se saca un dato de la misma, el puntero de la pila decrece apuntando al dato que está a continuación en la pila hacia lo que llamaremos fondo de la misma y que será aquel dato que se introdujo en primer lugar.

MÉTODOS DE DIRECCIONAMIENTO

Un modo de direccionamiento de una instrucción es el modo que se utiliza en la misma para indicar la posición de memoria en que está el dato o datos intervinientes en la instrucción.

Los programas utilizan normalmente varios modos de direccionamiento.

Algunas arquitecturas no permiten la utilización de determinados modos de direccionamiento. Cada modo puede combinarse con los demás, de manera que el número de modos de direccionamiento disponible en teoría es limitado.

Los modos de direccionamiento pueden clasificarse de la siguiente forma:

*Inmediato: Se dice que el direccionamiento es inmediato cuando la instrucción contiene el dato que hay que utilizar, no siendo necesario ningún acceso a la memoria.

*Directo: La instrucción contiene la dirección de la memoria central donde se encuentra situado el dato. Esto hace necesario un acceso a memoria para trasladar el dato hasta la unidad aritmético-lógica o hasta la unidad designada por la instrucción.

Indirecto: En este caso la dirección contenida en la instrucción no es la del dato implicado sino la de una posición de memoria que contiene la dirección de ese dato. Esa posición se denomina dirección intermedia e implica la necesidad de un ciclo de memoria más para acceder al dato.

*Relativo: La dirección exacta del dato no se encuentra en ningún lugar, sino que ha de ser calculada.

La dirección donde se encuentra el dato se consigue sumando la dirección contenida en la propia instrucción con una magnitud fija contenida en un registro especial.

CONTROL Y SINCRONIZACION DE TIEMPO

Todas las operaciones del computador están sincronizadas por un generador de tiempo maestro cuyos pulsos de reloj se aplican a todos los flip flops del sistema además está disponible cierto número de variables de tiempos en la unidad de control para darle secuencia a la operación en el orden adecuado esas variables se designan t0, t1, t2, t3… Los pulsos de reloj ocurren una vez cada microsegundo y se asume que los disparos de los flip flops cada variable de tiempo es de un microsegundo y ocurre una vez cada 4 microsegundos.

Ciclo de Ejecución de una Instrucción

De forma genérica, el ciclo de ejecución de una instrucción se puede dividir en cuatro fases o pasos principales, agrupados en:

-Fase de búsqueda: Se transfiere la instrucción que corresponde ejecutar desde la memoria principal a la unidad de control.

-Fase de ejecución: Realización de todas las acciones que conlleva a la propia instrucción.

-Fase De Búsqueda de una Instrucción: En esta fase se realiza la búsqueda en memoria de la instrucción cuya dirección guarda el registro contador de programa y se almacena en el registro de instrucción. El contenido del contador de programa se incrementa de manera que almacena la dirección de la siguiente instrucción en secuencia.

Ejemplo:

SUMAR 033 992 993 (sumar los contenidos de las posiciones de memoria 033 y 992, almacenando el resultado en la posición 993).

Código de operación (CO): SUMAR

Dirección del primer sumando (OP1): 033

Dirección del segundo sumando (OP2): 992

Dirección del resultado (OP3): 993

-Ejecución de una Instrucción: En ésta fase se realiza la operación indicada por la instrucción y si ésta lo precisa se almacena el resultado en los registros internos de la CPU o en la memoria. La fase de ejecución se realiza en los siguientes pasos, pero hay que tener en cuenta que si la instrucción no tuviese operandos, los pasos del 1 al 6 y el paso 8 se omitirían.

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

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