Los diferentes componentes de un sistema de cómputos
La computadora realiza las operaciones necesarias para tomar datos, transformarlos y convertirlos en la información requerida de acuerdo con las instrucciones que se le indican en los programas que rigen su funcionamiento.
Los datos de entrada, si son nuevos para el sistema, en su conjunto, se toman de dispositivos de entrada; si ya se encontraban disponibles en el sistema se toman de dispositivos de almacenamiento.
La transformación tiene lugar en la unidad central de proceso, según las indicaciones de los programas aplicados.
Estos programas contienen instrucciones sobre la forma de obtener los datos a considerar, la decisión sobre la transformación (o no) a efectuar sobre ellos, el sentido de esa elaboración o transformación y la forma de guardar y/o exponer la información elaborada.
La presentación de la información elaborada se realiza en dispositivos de salida o es guardada en dispositivos de almacenamiento
Sistema de computación
CPU:
Dispositivo de entrada
Dispositivo de almacenamiento
Dispositivo de salida
Una computadora esta compuesta por los siguientes elementos característicos, que interactúan entre si:
El procesador central, conocido como CPU (iniciales de las palabras en ingles central processing uot) o como UCP iniciales de unidad central de proceso.
Los dispositivos de entrada y salida
Los dispositivos de almacenamiento.
Los sistemas de cómputos pueden ser categorizados, si bien de forma arbitraria, de acuerdo a su tamaño. Las categorías y subcategorías consideradas son múltiples, siendo la siguiente una de las normas mas difundidas de categorizar los-sistemas de computo:
Computadoras personales
Están destinadas a ser utilizadas individualmente por una persona, pudiendo o no ser parte de un sistema de computo de nivel superior. En esta categoría encontramos las maquinas de escritorio, las portátiles (laptops) y las asistentes personales (PDA, como los equipos marca Palm y los equipos con sistema operativo Windows CE).
Estaciones de trabajo
Están destinadas a ser utilizadas como un puesto de trabajo individual dentro de un sistema de nivel superior. A diferencia de las computadoras personales, en principio, las estaciones de trabajo carecen de unidades de archivo en si mismas, compartiendo las del sistema general.
Minicomputadoras
Están destinadas a ser utilizadas por varias personas, cada una de las cuales tiene una computadora personal o una estación de trabajo (por ejemplo, las cajas de un banco, los puestos de venta de pasajes en una compañía de micros o aviación, las cajas de un restaurante de comidas rápidas, etcetera). En esta categoria pueden incluirse los servidores de redes de área local y equipos de porte mediano y pequeño.
Mainframes
Computadoras de mayor porte, ofrecen servicio a cientos o miles de estaciones de trabajo, y usualmente, están conectadas con redes de minicomputadoras y computadoras personales.
EL PROCESADOR
La complejidad de cada modelo de CPU puede variar, si bien se distinguen las siguientes partes fundamental es:
-La unidad central de proceso, compuesta a su vez por la unidad de control y la unidad aritmetico-logica.
-La unidad de entrada-salida.
LA MEMORIA
-La memoria interna.
ESTRUCTURA DEL PROCESADOR
La unidad de control determina que hacer, supervisa y ordena las acciones que debe realizar el sistema para cumplir con las instrucciones de los programas. Indica a las unidades de entrada los datos que deben proveer y en que momento, indica a la unidad aritmético-lógica donde encontrar los datos, que procesamiento debe efectuar con ellos, d6nde debe dejar los datos elaborados e indica a las unidades de salida que datos procesados tomar y donde almacenarlos y/o presentarlos.
LA UNIDAD DE CONTROL
La unidad de control tiene tres funciones principales:
1. Interpretar las instrucciones.
2. Dirigir las operaciones de los elementos internos.
3. Controlar el flujo de instrucciones y datos hacia y desde la RAM
Las instrucciones de los programas se cargan en la memoria principal. Al ejecutar la primera instrucción, esta transfiere la memoria principal a la UC, donde el decodificador la decodifica e interpreta.
La UC dirige las operaciones necesarias en los distintos componentes.
La UC contiene áreas de almacenamiento de trabajo de alta velocidad, llamadas registros
LA UNIDAD ARITMÉTICO-LÓGICA
Realiza los cálculos y las operaciones lógicas (comparaciones).
Es la encargada de realizar, en el computador las operaciones con los datos, de acuerdo al programa en ejecución.
El resto de los elementos (Unidad de Control, Registros de Memoria Interna y Unidad de Entrada Salida) proveen las instrucciones y suministran los datos a /a UAL, para que los procese y entregue los resultados.
Los datos le llegan por registros (áreas de memoria) y en registros los devuelve. Los registros son posiciones de memoria interna que están conectados a la UAL.
LA UAL TIENE:
Uno o varios operadores, que son los circuitos a, que realizan lo función aritmética y lógica.
• Un banco de registros de tipo general, donde se almacenan los da tos.
• Un registro l/amado acumulador en el que se deposita el resultado que origina el operador, y que soporta la información de numerosas operaciones.
Un conjunto de indicadores de estado, que muestran condiciones de la ultima operación realizado en la UAL siendo los mas comunes:
El indicador de cero, el de negativo, el de acarreo, el de overFlow.
La UC proporciona las señales que gobiernan el funcionamiento de 1a UAL y la transferencia de datos dentro y fuera de la UAL Entrega los datos y los códigos que indican que hacer con ellos y recupera los resultados.
Todo se representa con O y 1, saturación o vacío.
Una palabra de 8 bits representa números de O a 255
La memoria interna
La memoria almacena los datos y las ;instrucciones, realizando solo dos operaciones básicas: lectura y escritura. La memoria interna forma parte de la Unidad Central de Proceso
La memoria interna es aquella que esta unida directamente a la UAL y la UC.
Esta memoria tiene acceso aleatorio, es decir, permite el acceso individualizado a nivel de palabra. Para hacer la conexión con el resto del sistema se emplean dos registros: uno contiene la dirección y el otro el dato o leer o escribir, una señal de control con el tipo de operación (leer o grabar), otra señal de control de inicio.
El registro de direcciones puede direccionar a toda la memoria. El registro de datos tiene que tener una longitud igual al tamaño de la palabra con que trabaja la memoria. Ambos se conectan a los buses o canales del sistema, que son los elementos que vinculan las distintas unidades entre si.
Con el desarrollo tecnológico actual hay diferentes niveles de memoria primaria, como también extensiones de memoria no primaria, cuyo direccionamiento es permitido. Ellas son:
CACHE. Cerca de 10 veces mas veloz que la RAM y 100 veces mas costosa Su tamaño se encuentra en orden de los Mb, y su velocidad de acceso es del orden de los 20 ns (nano segundos)
• RAM (random access memory). En el orden de las decenas de MB, acceso 200 ns.
ROM(read only memory~. Es no volátil, el fabricante instala el contenido de la ROM directamente y fijo en uno o varios chips. Este se lee al encender el computador y contiene, básicamente, las instrucciones que deben ejecutarse para que el sistema se cargue.
PROM (programmable read only memory~. Una variación de la anterior. Se carga con datos que no son variados durante el procesamiento. En algunos casos puede reprogramarse con ciertos cuidados y bajo ciertas circunstancias.
FLASH. Similar a la anterior, normalmente se utiliza para cargar instrucciones de manejo de dispositivo.
MEMORIA VIRTUAL:Es una extensión en disco. Un programa se ejecuta en forma secuencial, los programas se segmentan en páginas. Una porción reside en la RAM, el resto en VM.
La unidad de entrada/salida
El acceso a la memoria externa se realiza por medio de las unidades de l/O.
Los programas y datos se transfieren desde los dispositivos de l/O al procesador por medio de la memoria interna. El espacio es escaso, se recibe la instrucción y los datos, se ejecuta la orden, se entregan los datos de salida.
Recordemos que las instrucciones se reciben en lenguaje de maquina, especifico para cada tipo de maquina, un conjunto de O y 1. Los lenguajes ensambladores utilizan ciertas instrucciones. Los lenguajes de alto nivel generan más de una instrucción de maquina por cada instrucción. La petición de entrada se transmite desde la UC a la memoria interna y la unidad de l/O por medio del bus o canal, que es el medio por el cual se comunican entre si. Los datos y las instrucciones se cargan en la memoria intema.
Caracteristicas de los procesadores
Un procesador puede caracterizarse por su arquitectura, el tamaño de su palabra, su capacidad de memoria primaria y su velocidad. Estas son las diferencias fundamentales (aunque no las únicas) entre los distintos procesadores.
Encontramos equipos construidos siguiendo diferentes arquitecturas, que hacen que no sean comparables en forma directa en cuanto a su velocidad de computo. Entre ellas, podemos mencionar:
-Arquitectura CISC
Tiene operadores para instrucciones complejas, incluyendo instrucciones para sumar multiplicar, diferentes comparaciones y diferentes formas de mover datos.
-Arquitectura RISC
Incluye un conjunto limitado de operadores, buscando un mejor rendimiento mediante la limitación en la cantidad de instrucciones, compensada con creces por la mayor velocidad de procesamiento y el menor costo de los procesadores.
-Arquitecturas con procesadores
Un primer procesador (procesador de primer nivel) analiza el problema y determina las funciones que se pueden resolver por partes, si las hay.
Cada parte aislada se envía a procesadores de segundo nivel, dependientes del primero, que las procesan y devuelven los resultados.
El procesador de primer nivel integra los resultados.
Los dispositivos de entrada
Los dispositivos de entrada son los equipos por medio de los cuales se pueden ingresar datos nuevos al sistema de cómputos; es decir, datos que no se encontraban disponibles en su memoria.
Los dispositivos de salida son los equipos por medio de los cuales los datos contenidos en los sistemas de cómputos son presentados para su disposición.
Algunos dispositivos pueden cumplir con las dos funciones a la vez, se les denomina dispositivos de entrada/salida. En algunos casos son genuinamente dispositivos de doble función, mientras que en otros se presentan como dispositivos de doble función, siendo en realidad la combinación de dos dispositivos, uno de entrada y otro de salida.
