Arquitectura Basica De Un Sistema Minimo De Computadora

Arquitectura básica de un sistema mínimo de computadora

La arquitectura de computadora más usada actualmente se denomina Arquitectura

Princeton o Von Newman y tiene la característica de poseer un bus común llamado bus de datos para la información sin hacer distinción entre datos e instrucciones. Esta se ilustra con mayor detalle en la siguiente figura:

Arquitectura Harvard: En esta estructura la memoria de programa (pasiva) recibe un tratamiento diferente que la memoria de datos (activa), pudiéndose llegar a una total diferenciación entre los buses de comunicación: bus de datos y bus de instrucciones.

1.1 Conceptos

Unidad Central de Proceso (CPU): Es el "cerebro" de una computadora, de manera más precisa, es la parte de una computadora que se encarga de controlar el proceso y la transferencia de información. La función de la CPU es interpretar las instrucciones de un programa y coordinar su ejecución. La CPU desde que es energizada realiza en forma repetitiva ciclos de instrucción, los cuales se componen de las actividades descritas en la siguiente figura:

Para realizar este ciclo básico, la CPU debe ser capaz de coordinar sus dispositivos internos y externos para realizar:

• Lecturas desde memoria interna (registros) y memoria externa.

• Escrituras a memoria interna y externa.

• Decodificación de instrucciones (basada en la consulta de una unidad de microcódigo interna a la CPU).

• Operaciones de tipo aritmético y lógico.

Microprocesador (μp): Es una CPU en un sólo circuito integrado.

Microcomputadora (μc): Es una computadora cuya CPU es un μp.

Microcontrolador (μcc): Es una microcomputadora en un sólo circuito integrado.

Computadora: Una computadora es un sistema secuencial síncrono programable, la cual para desempeñar sus funciones debe poseer además de la CPU:

• Conductos para el flujo de la información.

• Dispositivos para almacenar información.

• Dispositivos para comunicarse con el exterior.

En la siguiente figura se muestra en forma esquemática y muy general la estructura de una computadora:

Tipos y aplicación de Memorias

Los dispositivos de memoria pueden clasificarse en RAM (Memoria de Acceso Aleatorio) y ROM (Memoria de Sólo Lectura), sin embargo, tanto en RAM como en ROM tenemos una gran variedad de subtipos de memoria, algunos de los cuales se describen a continuación:

MEMORIA ROM: Es una memoria de sólo lectura. Su contenido es absolutamente inalterable desde el instante en que el fabricante graba la información en el chip, por lo tanto la escritura de este tipo de memorias ocurre una sola vez y queda grabado su contenido aunque se le retire la energía debido a esto se dice que es memoria no volátil. Su contenido se graba durante su construcción y no se puede cambiar. Son memorias excelentes para guardar microprogramas, sistemas operativos, tablas de conversión, codificación de teclados, generación de caracteres para displays etc.

Una computadora siempre usa una ROM para guardar ahí programas y los datos necesarios (principalmente en el arranque) para activar y hacer funcionar la computadora y sus periféricos. La ventaja de tener los programas fundamentales almacenados en la ROM es que evita la necesidad de cargarlos en la memoria desde algún dispositivo externo. Debido a que están siempre residentes, los programas en ROM son muy a menudo los cimientos sobre los que se construye el resto de los programas.

En la siguiente figura se muestra la configuración interna de una memoria ROM, de n localidades de memoria, cada localidad con 4 bits de capacidad (ROM de nx4). Los diodos mostrados en cada unión de líneas vertical/horizontal son quemados selectivamente en el proceso de fabricación para guardar un uno (diodo quemado) o un cero (diodo intacto).

Así, en el diagrama de un solo bloque de un circuito integrado de memoria ROM de 2 kilobytes, las lineas externas serían como se muestra en la siguiente figura:

MEMORIA PROM: Tal como indica su nombre (Programmable ROM) estas memorias son programables, se entregan vírgenes al programador el cual mediante un dispositivo especial (programador de memorias), las programará grabando en ellas los datos que considera de interés para su trabajo. El proceso de programación es destructivo: una vez grabada, es como si fuese una ROM normal a éstas también se les llama memorias OTP (One Time Programmable).

Memoria EPROM: Se trata de una PROM, de la que se puede borrar (Erasable

PROM) la información mediante luz ultravioleta. Para esta operación, es necesario que el circuito integrado disponga de una ventana de cuarzo transparente a la luz ultravioleta. El tiempo de exposición a la luz ha de ser corto, pero variable según el constructor. Así como para aplicar la luz ultravioleta se precisa un dispositivo especial (borrador de memorias), una vez borrados los datos de la EPROM, se necesita disponer de un grabador especial para introducir nuevos datos.

Memoria RPROM o EEPROM: Los datos contenidos en este circuito integrado se borran eléctricamente si se aplican a las entradas valores de voltaje adecuados (normalmente más elevados que los valores para leerla). Para el borrado de los circuitos RPROM, como para la programación, se necesita un programador especial que maneje los voltajes y corrientes adecuados.

Las memorias EEPROM no pueden tratarse como si fuesen RAM no volátiles, pues aunque pueden leerse igual que una ROM o RAM, su escritura es un proceso mucho más lento y que requiere voltajes y corrientes más elevados que en la lectura.

Memoria tipo FLASH.- Son memorias EEPROM de un tipo especial que permite una alta velocidad de escritura.

MEMORIA RAM: Se le llama memoria de acceso aleatorio (Random Access Memory) no porque se pueda leer y escribir, sino porque puede accederse de manera no secuencial.

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