DISEÑO GENERAL DEL COMPUTADOR Y SUS UNIDADES FUNCIONALES

DISEÑO GENERAL DEL COMPUTADOR Y SUS UNIDADES FUNCIONALES

Esquema General[pic 1]

El Computador: es un dispositivo electrónico que interpreta y ejecuta comandos programados con operaciones de entrada y salida de datos, aritméticas y lógicas.  El sistema de computación esta compuesto por hardware(máquina), software(progrmas,etc) y el peopleware(los usuarios).

Un computador  personal, como lo conocemos hoy día, está conformado por cinco unidades básicas que le permiten llevar a cabo todas sus funciones. Estas unidades funcionales son las siguientes:

Unidad de Entrada: le permite al computador aceptar datos e instrucciones provenientes del usuario, a través de dispositivos tales como: teclado, ratón, micrófono, scanner, cámaras, etc.

Unidad Central de Procesamiento - CPU: se encarga de llevar a cabo todas las operaciones lógicas, aritméticas y de control en un chip denominado microprocesador. Cada CPU consta al menos de dos partes: la Unidad de Ejecución, formada por la unidad de control y la unidad aritmética/lógica y la Unidad de interfaz del Bus, las cuales poseen una serie de registros donde realizan las operaciones y los procesos de comunicación interna.

Unidad de Salida: permite al usuario obtener los resultados del procesamiento de los datos, ya sea en forma visual, impresa o auditiva, a través de dispositivos tales como: monitor, impresora, bocina, etc.

Unidad Central de Procesamiento - CPU

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La Unidad Central de Procesamiento o CPU, es el cerebro del computador, el lugar donde se procesan los datos y se llevan a cabo las operaciones aritméticas, lógicas y de control. En un computador, la CPU reside en un chip llamado "microprocesador", el cual está incorporado sobre una pieza de plástico con pequeñas patillas de metal que le permiten conectarse a la tarjeta madre.

Diferentes CPU tienen diferentes conjuntos de comandos que pueden interpretar y ejecutar. Los

fabricantes, tienden a agrupar sus microprocesadores en "familias", siendo las más conocidas:

Intel, AMD, Cyrix, Motorola, Nec, Dec y otros.

Cuando se desarrollan nuevos microprocesadores, dentro de la misma familia, el conjunto de

instrucciones contiene los mismos comandos que sus predecesores más algunos nuevos. A esto

se le denomina "compatibilidad ascendente", de tal manera, que los programas desarrollados bajo los antiguos parámetros puedan ejecutarse sin problema, pero con mayor eficiencia.

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Arquitecturas de Microprocesadores de 8, 16 y 32 bits.

• Procesador                      arquitectura                    velocidad del procesador

8080                                  8 bits                                4Mhz

8086                                  16 bits                              4,8,10 Mhz

8088                                  16 bits                              4,,8,12      (bus de datos de 8 bits)

80286                                16 bits                              6 -  8 Mhz otros de 12,16,20 Mhz

80386                                32 bits                              16 – 40 Mhz

80486                                32 bits                              25 – 50 Mhz

Pentium Classic                32 bits                              60 – 66 Mhz

Pentium II                          32 bits                              233 – 400 Mhz

Celeron                              32 bits                              266 – 300 Mhz

Pentium III                          32 bits                             450 – 600 Mhz

Pentium IV                          32 bits                            

     Arquitectura de Microprocesadores de 64 bits

           Las arquitecturas de microprocesador de 64 bits (a fecha de 2006) comprenden:

• La arquitectura DEC Alpha (véase la cronología de Digital Alpha)
• La arquitectura IA-64 de Intel (usada en las CPUs Itanium de Intel)
• La arquitectura AMD64 de AMD (previamente conocida como x86-64), una versión de 64 bits de la arquitectura x86 (usada en las CPUs Athlon 64, Opteron, Sempron y Turion 64).
• La arquitectura SPARC (de 64 bits desde SPARC V9)
• La arquitectura POWER de IBM (de 64 bits desde POWER3 y las variantes RS64)
• La arquitectura PowerPC de IBM/Motorola (el PowerPC 620 de 64 bits y las variantes PowerPC 970)
• Las arquitecturas MIPS IV, MIPS V, y MIPS64 de MIPS Technologies

• Unidad de Control

Es la encargada de administrar todos los recursos del computador, pero su función más

importante es seleccionar e interpretar las instrucciones para su procesamiento. Toda instrucción

es expresada en "microcódigos", una serie de comandos que le dicen a la CPU cómo ejecutar

las operaciones.

Antes de que un programa pueda ser ejecutado, cada una de sus instrucciones debe ser

desglosada en términos de comandos y direcciones que la CPU pueda entender y ubicar. A pesar

de que este proceso es complejo, el computador puede traducir millones de instrucciones cada

segundo.

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Los registros básicos que conforman la unidad de control son los siguientes:

Registro de Secuencia: selecciona, del segmento de código ( memoria ), la próxima instrucción a ejecutar y la almacena en el registro de instrucción. También es llamado registro Contador de

Programa - PC ( Program Counter) y Puntero de Instrucción - IP ( Instruction Pointer ).

Registro de Instrucción: almacena la instrucción que se está ejecutando, procedente de la memoria. Es conocido también como registro IR ( Instruction Register ). Este registro suele estar dividido en campos de bits variables según la arquitectura predominante. Sus campos más comunes son: código de operación, modo de direccionamiento y el campo de dirección efectiva.

Decodificador: es un circuito que identifica el código de operación o comando a ejecutar y lo interpreta.

Registro de Dirección: almacena la dirección del operando o dato a utilizar por el código de

operación de la instrucción. Es llamado registro MAR ( Memory Address Register ).

Los registros y circuitos que se acaban de mencionar se utilizan para la transferencia de datos entre la CPU y la memoria.

• Unidad Aritmética Lógica

Debido a que todos los datos del computador se almacenan como números, gran parte del

procesamiento que tiene lugar involucra la comparación o realización de operaciones matemáticas. Además de establecer secuencias ordenadas y cambiar estas secuencias, el computador sólo puede realizar dos tipos de operaciones: aritméticas y lógicas.

Las operaciones aritméticas incluyen la suma, resta, multiplicación, división, incrementos, etc.

Las operaciones lógicas se basan en la determinación de valores mayores, menores, iguales o la

combinación de estos.

La unidad aritmética lógica incluye un grupo de registros que se utilizan para conservar los datos

en proceso. Los principales son los siguientes:[pic 5]

Registro de Almacenamiento: almacena los operandos o datos a utilizar por la instrucción cuya

ubicación en memoria se encuentra en el registro de dirección. Se conoce también como registro

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