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Arquitectura del computador (página 2)

Enviado por Caribdis Lpez



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Proceso de Lectura

Imaginemos que el contenido de la celda de dirección 324 es 18.

Para acceder a la celda que se desea, debe introducirse su dirección

En el RDM (RDM= 324). Cuando llega una orden de lectura, el contenido del RDM pasa a un complejo circuito de selección que permite acceder a la palabra de memoria solicitada y lleva el contenido de la misma al RIM (RIM= 18).

El contenido del RIM, coincidente en este momento con el de la celda buscada, puede ser trasladado a otras partes del ordenador para su tratamiento

Proceso de Escritura

Ahora se quiere escribir el dato numérico 23 en la celda o Palabra de dirección 437.

La dirección de la celda a seleccionar se introduce en el RDM.

El dato a escribir se introduce en el RIM. Se da una orden de escritura, y el contenido del RIM es llevado a la celda seleccionada por el RDM y queda grabado en ella.

El tiempo que tarda el ordenador en estar nuevamente listo para procesar otro dato, se denomina tiempo de ciclo.

Como se deduce de la descripción de estos dos procesos, el tamaño de ambos registros (RIM y RDM) está muy relacionado con la memoria que gestionan; la longitud del registro RIM debe coincidir con el tamaño de las posiciones de memoria, en caso contrario se perdería o alteraría la información.

El RDM debe tener una longitud tal que le permita direccional toda la memoria. Es importante observar que la lectura de una celda no es destructiva pero si su escritura. El contenido de una palabra no se modifica al leerla cuando escribimos el nuevo dato que se introduce en la celda sustituye al anterior.

La Unidad de Control

coordina todos los componentes del computador, de modo que los eventos tomen lugar en la secuencia apropiada en el momento correcto. Además de esta labor de sincronización, la unidad de control "decodifica", es decir, entiende las instrucciones de programa que obtiene de la memoria, y dirige la acción para realizarlas.

La secuencia lógica que la unidad de control debe realizar para ejecutar una instrucción es la siguiente:

  1. Localizar y extraer de la memoria principal la instrucción correspondiente
  2. Transferir la instrucción de la memoria a la Unidad de control
  3. Determinar qué tipo de operación se debe ejecutar
  4. Ejecutar la instrucción, enviando las señales de control u órdenes a los elementos pertinentes
  5. Supervisar la operación anterior para determinar si ha finalizado correctamente.
  6. Localizar la siguiente instrucción a ejecutar.

Estos pasos se repitan hasta finalizar la ejecución de la totalidad de las instrucciones de los programas

Elementos de la Unidad de Control:

El reloj: consiste en un circuito eléctrico capaz de generar una sucesión de pulsos a intervalos de tiempo constantes El intervalo entre dos puntos de reloj se denomina ciclo, en determinados computadores el ciclo puede descomponerse en subciclos.

Los restantes circuitos de la máquina se sincronizan con estas señales de reloj; así se controla la duración de las distintas instrucciones.

Contador de programa (CP): También denominado registro contador de instrucción, (RCI). Su misión e s controlar el orden de ejecución de las instrucciones del programa, de acuerdo con su contenido. Un programa no siempre ejecuta las instrucciones secuencialmente. Puede haber instrucciones de salto o bifurcación.

Registro de Instrucción (RI): es una unidad de almacenamiento temporal, este registro guarda la instrucción cunado se extrae de la memoria principal y se mantiene mientras se realiza la decodificación o interpretación.

Decodificador: habitualmente, toda instrucción contiene un campo conocido como código de operación (co), que indica el tipo de operación que hay que realizar; el decodificador es el elemento encargado de realizar el análisis del código de operación.

Secuenciador: Es un generador de órdenes simples, denominadas microórdenes que sincronizadas con el reloj y distribuidas a los elementos necesarios permiten la ejecución de la instrucción.

Hay dos tipos de Secuenciadote:

Secuenciador Cableados: todas las señales se generan con circuitos lógicos electrónicos. Siempre se producen las mismas señales ante la misma instrucción. Son las mas rápidas pero menos flexibles y mas difíciles de construir.

Secuenciador Programados: tienen una pequeña memoria que contiene un microprograma que se ejecuta para cada sentencia de programa. Las instrucciones de los microprogramas se denominan microinstrucciones

Banco de registros: Aparte de los registros anteriormente explicados, bajo el control de la UC existe otro banco de registros imprescindibles para la realización de cualquier programa. Estos registros se utilizan para conservar datos temporales.

La Unidad Aritmética y Lógica

es la encargada de realizar las operaciones aritméticas sobre los datos de la memoria (por ejemplo: "sumar dos números binarios") u operaciones lógicas (por ejemplo: "cambiar los valores de los bits, los unos por ceros, y viceversa"). Las operaciones aritméticas son: suma, resta, multiplicación y división; las operaciones lógicas son del tipo verdadero y falso.

La entrada de la UAL se realiza a través de dos registros que contienen, de forma transitoria, los operandos especificados por las instrucciones. Debe entenderse que se debe realizar una transferencia, sea de la memoria, sea desde el registro de instrucciones. Ambos registros están controlados por señales de reloj procedentes de la unidad de control.,

La UAL toma estos dos registros y obtiene una función de ellos como salida

Unidad Aritmética: Todas las operaciones pueden realizarse mediante tres sistemas:

  • Sistemas Serie: Se procesa bit a bit en forma secuencial
  • Sistema Paralelo: se procesan simultáneamente todos tolos bits.
  • Sistema paralelo-serie: se procesa por grupos. Los grupos se procesan en serie y los bits que componen los grupos en paralelo.

Unidad Lógica: su misión principal es establecer comparaciones para facilitar la toma de decisiones. Estas comparaciones son mucho más sencillas que las operaciones aritméticas, puesto que no necesitan considerar el resultado de la operación realizada con los bits anteriores, pudiéndose efectuar en paralelo. El resultado de las operaciones puede ser verdadero o falso, que en representación binaria es 1 ó 0.

En síntesis, la computadora trabaja de la siguiente manera: el programa y los datos se introducen a la CPU y luego se transfieren a sus correspondientes lugares de memoria. La CPU lee las primeras instrucciones del programa de memoria y las ejecuta; tales instrucciones pueden ser tan simples como sumar dos números, mover algún dato o colocarlo en otro lugar diferente de la memoria. Después que se ha manejado esta información, se pasa a la unidad de salida de la computadora y nuevamente el comportamiento de la CPU es regido por el programa en la memoria.

Consideremos ahora una microcomputadora. La CPU de un sistema de microcomputación generalmente está  constituida por el microprocesador, y su organización se describe en la siguiente figura:

El microprocesador controla todas las unidades del sistema empleando las líneas de control. El bus de direcciones (16 conductores paralelos) selecciona un lugar en la memoria, puerto de acceso o puerto de salida; el bus de datos (8 conductores paralelos), constituye una vía en dos sentidos para la transferencia de datos, ya sea hacia la unidad de procesamiento o de la misma unidad. Es importante hacer notar que el microprocesador puede enviar o recibir datos provenientes de la memoria haciendo uso del bus de datos. Si un programa debe ser almacenado permanentemente, se le coloca en un dispositivo llamado ROM (Read Only Memory: Memoria de sólo lectura). El ROM es generalmente un chip de memoria (circuito integrado) permanentemente programado. Una parte muy importante de la ROM contiene el BIOS (Basic Input/Output System: Sistema básico de entrada y salida), , por lo general, son dos circuitos integrados que están separados.

ESQUEMA GENERAL

Bus: Es en esencia una ruta compartida que conecta diferentes partes del sistema, como el microprocesador, la controladora de unidad de disco, la memoria y los puertos de entrada y salida para permitir la transmisión de información.

Bus de Datos: Es aquel que por medio de un grupo de líneas en realidad trazos conductores sobre una placa de circuito impreso transporta los datos.

Bus de Dirección: Realiza las ubicaciones en las que puede encontrarse información específica.

Bus de Control: Es aquel que se asegura a través de sus señales que las diferentes partes del sistema utilizan su ruta compartida sin conflicto.

 

 

 

Autor:

Caribdis López

 


Partes: 1, 2


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