Estructura General De Una Computadora

ESTRUCTURA GENERAL DE UNA COMPUTADORA

Una computadora digital es una máquina electrónica capaz de realizar cálculos con gran rapidez, obedeciendo instrucciones muy específicas y elementales que reflejan su estructura funcional y organizacional.

Se puede definir conceptualmente a una computadora como una máquina que consta de elementos de entrada, elementos de salida, un procesador central y una memoria.

TIPOS DE COMPUTADORAS

COMPUTADORAS SECUENCIALES

Dentro de esta clasificación encontramos a las computadoras SISD (Single-Instruction Stream, Single-Data Stream / Flujo Único de Instrucciones, Flujo Único de Datos).

La arquitectura de von Neumann pertenece a esta clasificación que corresponde a computadoras que tienen un sólo CPU ejecutando una instrucción a la vez, además, en este tipo de computadoras sólo se puede buscar o almacenar un elemento de datos a la vez. En las computadoras de von Neumann los programas y datos se encuentran en una memoria externa.

Para ejecutar una instrucción, la computadora tiene que efectuar las siguientes etapas:

1. Traer el código de la instrucción a ejecutar.

2. Decodificar la instrucción, es decir, saber cuáles son las micro-operaciones que tiene que realizar la computadora para ejecutar dicha instrucción.

3. Traer los operandos en caso de que los requiera la instrucción.

4. Ejecutar la instrucción y guardar el resultado.

Estas etapas se ejecutan de manera secuencial para cada instrucción, por lo tanto, una nueva instrucción no puede comenzar hasta que la anterior termine.

COMPUTADORAS PARALELAS

Una computadora que ejecuta procesos en paralelo cuenta con varios de sus componentes internos repetidos, de esta forma puede ejecutar varias instrucciones al mismo tiempo. Dentro de esta clasificación encontramos a las computadoras SIMD (Single-Instruction Stream, Multiple-Data Stream / Flujo Único de Instrucciones, Flujo Múltiple de Datos) y MIMD (Multiple-Instruction Stream, Multiple-Data stream / Flujo Múltiple de Instrucciones, Flujo Múltiple de Datos).

Las arquitecturas SIMD son esenciales en el mundo de las computadoras paralelas, debido a su habilidad para manejar grandes vectores y matrices de datos en tiempos muy cortos. El secreto detrás de este tipo de arquitectura es que cuentan con varios procesadores ejecutando la misma operación sobre un conjunto de datos.

Las arquitecturas MIMD, también llamadas máquinas multiprocesadores, tienen más de un procesador funcionando asíncrona e independientemente. Al mismo tiempo, los diferentes procesadores pueden estar ejecutando diferentes instrucciones sobre diferentes conjuntos de datos.

Las arquitecturas MIMD se utilizan en aplicaciones de Diseño Asistido por Computadora, Graficación por Computadora, simulaciones en tiempo real, y en general, en aplicaciones que requieran gran poder de cómputo.

EL CONTROLADOR DE LA COMPUTADORA

Un elemento fundamental es el controlador de la computadora, que como su nombre lo indica, controla y sincroniza todas las operaciones de la arquitectura interna y externa. Esto es, coordina las actividades de la computadora y determina qué operaciones se deben realizar y en qué orden. Este controlador general, denominado Dispositivo de Máquinas de Estados.

MÁQUINAS DE ESTADOS

El modelo de máquina de estados contiene los elementos necesarios para describir la conducta de un sistema en términos de entradas, salidas y del tiempo.

El siguiente diagrama presenta el modelo general de una Máquina de Estados.

Figura. 2.1. Modelo general de una máquina de estados.

x[kT], representa el estado en el tiempo kT.

x[(k+1)T] = g( x[kT] , q[kT] ), representa el siguiente estado.

q[kT], representa las entradas en el tiempo kT.

i[kT] = f( x[kT] , q[kT] ), representa las salidas en el tiempo kT.

En donde T es el período de duración de cada estado y k es un contador entero.

NOTACIÓN DE LA CARTA ASM

REPRESENTACIÓN DE ESTADOS

El estado de una máquina de estados es la memoria de la historia pasada, suficiente para determinar las condiciones futuras. En la siguiente figura se muestra la representación del estado.

Un estado se representa con un rectángulo y con su nombre simbólico en el extremo superior, encerrado en un círculo.

Figura 2.3. Representación del estado.

REPRESENTACIÓN DE DECISIONES

Las decisiones permiten seleccionar el camino que el algoritmo de la máquina de estados debe tomar de acuerdo a la variable o variables de entrada evaluadas. Las decisiones se representan mediante un rombo con el nombre de la variable a probar o una función que evalúe varias variables.

Figura 2.4. Representación de las decisiones.

REPRESENTACIÓN DE SALIDAS

Salidas no condicionales. Sirven para indicar la activación de una variable de salida. Para representarlas, se escriben dentro del rectángulo de estado, los nombres de las variables de salida que se activan en ese estado. Las salidas no condicionales no dependen de las condiciones de entrada, sólo dependen del estado actual. La figura 2.5 muestra la activación de las salidas VAR1 y

VAR2 en el estado EST1.

Figura 2.5. Representación de las salidas no condicionales.

Salidas Condicionales. Estas salidas se presentan solamente cuando ciertas condiciones de entrada existen. Se representan con un óvalo y los nombres de las salidas dentro de él.

Figura 2.6. Representación de las salidas condicionales.

Para

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