Arquitectura de ordenadores

¿Qué es un ordenador? Un ordenador es una máquina cuyo cometido es recibir unos datos, procesarlos y ofrecer (normalmente al usuario) los resultados de ese procesamiento Unidades Funcionales

¿Qué es una unidad funciona? En el ordenador, hay una gran cantidad de componentes con diferentes cometidos. Las unidades funcionales agrupan los componentes en base a la función que desempeñan. Unidades Funcionales

Unidades funcionales de un ordenador: Si tenemos en cuenta lo que son las unidades funcionales y el papel que desempeñan en un ordenador, entonces las unidades funcionales de un ordenador son: Unidad de Entrada/Salida (UE/S): la forman los elementos utilizados para introducir y mostrar la información. Unidad de Memoria (UM): sus elementos almacenan la información en el ordenador. Unidad Aritmético-Lógica (UAL): se encarga de realizar las operaciones que sean necesarias para procesar la información. Unidad de Control (UC): dirige al resto de las unidades para su correcto funcionamiento. El conjunto de la unidad aritmético-lógica y la unidad de control es conocido como Unidad Central de Proceso (CPU).

Unidades funcionales de un ordenador: Esta forma de organización se llama modelo de Von Neumann y fue presentado por el matemático húngaro John Von Neumann, en 1945. En la actualidad es el más aceptado.

Los buses de comunicación Unidades Funcionales Todas las unidades necesitan comunicarse entre sí. Para hacerlo utilizan los buses. Un bus es una vía que comunica dos puntos. Físicamente puede ser un cable o una vía de un circuito. Según envíen la información, pueden ser buses paralelos o buses serie.

Los buses de comunicación Dependiendo de la información que transporten los buses, podemos realizar la siguiente clasificación: Unidades Funcionales Transporta direcciones de memoria y dispositivos de E/S. Transporta señales de control (operaciones) Transporta datos

Unidades de Memoria Unidad de Memoria

La unidad de memoria se encarga de almacenar la información del ordenador. El componente que almacena se llama memoria y puede ser de dos tipos: Unidad de Memoria Memoria principal Memoria Secundaria

Memoria Principal Se corresponde con la memoria RAM (Random Access Memory). Es un dispositivo totalmente electrónico y que funciona a muy altas velocidades. Unidad de Memoria Los datos de la memoria principal se organizan en una especie de casilleros numerados, de forma que toda la información almacenada se puede localizar rápidamente. El casillero recibe el nombre de posición de memoria, y su identificación o número de orden se denomina dirección de memoria.

Memoria secundaria Se corresponde con los discos. Estos dispositivos, además de electrónicos, son mecánicos y tienen una velocidad más moderada. Unidad de Memoria La memoria secundaria tiene como principal misión la de auxiliar a la memoria principal en las tareas de almacenamiento de la información.

Características Memoria Principal Tiene una capacidad reducida Precio relativamente alto. Es volátil: Desaparece al Apagar el equipo: Unidad de Memoria Memoria secundaria Tienen más capacidad y menor coste que la memoria principal. Es NO volátil: permanece cuando esta el equipo apagado.

Memoria Cache Hay una memoria especial en la RAM, pero mucho más rápida, llamada memoria cache. Su cometido es hacer una copia de los datos a los que se accede. De esta manera, cuando se necesitan por segunda vez ya «están a mano». La memoria caché también existe en la memoria secundaria, recibe el nombre de cache de disco y funciona de forma parecida a la memoria cache. Unidad de Memoria

Jerarquía de memoria Se conoce como jerarquía de memoria a la disposición en niveles de los componentes de memoria de un ordenador. A la hora de hablar de jerarquía de memoria hay que tener en cuenta tres características: la capacidad, la velocidad y el coste de la memoria. Unidad de Memoria

Jerarquía de memoria Cuanta más memoria haya disponible, más información podrá almacenarse. Por otro lado, las memorias trabajan a una velocidad. La velocidad óptima de memoria es aquella que es igual a la velocidad a la que trabaja el procesador. Así no habrá tiempos de espera entre operación y operación. Hay que tener en cuenta que además el coste de la memoria no debe ser demasiado alto. Unidad de Memoria

Jerarquía de memoria Estos tres factores compiten entre sí, por lo que hay que encontrar un equilibrio. Para encontrar este equilibrio nos tenemos que basar en las siguientes afirmaciones: A menor tiempo de acceso mayor coste A mayor capacidad mayor coste A mayor capacidad menor velocidad. Unidad de Memoria

Jerarquía de memoria Este equilibrio se consigue a través de la estructuración de la memoria en niveles. En cada nivel se encontrará una memoria que cumple unas funciones determinadas: Unidad de Memoria

Unidad Centro de Proceso

Unidad Centro de Proceso La CPU (Central Processing Unit) procesa la información que le llega al equipo. El componente encargado de ello, típicamente, se llama microprocesador. Unidad Centro de Proceso

Unidad Centro de Proceso Como hemos visto, la CPU la componen las siguientes unidades: Unidad Centro de Proceso UNIDAD ARITMÉTICO-LÓGICA UNIDAD DE CONTROL Está formada por la circuitería encargada de realizar operaciones sobre los datos. Esta unidad es la que realmente transforma la in­formación, es decir, es el «brazo ejecutor

UNIDAD ARITMÉTICO-LÓGICA Está formada por la circuitería encargada de realizar operaciones sobre los datos. Esta unidad es la que realmente transforma la información, es decir, es el “brazo ejecutor” Unidad Centro de Proceso

UNIDAD DE CONTROL Está compuesta por la circuitería del microprocesador, encargada de coordinar el movimiento de la información y el funcionamiento de todos los componentes del equipo. Es algo así como la «central de operaciones». Las órdenes que lanza la UC se llaman instrucciones y no se ejecutan aleatoriamente sino que van sincronizadas por el reloj del sistema. El reloj del sistema funciona a una determinada velocidad, que se mide en megahertzios. Unidad Centro de Proceso

Unidad de Entrada/Salida de Entrada/Salido

Esta unidad está compuesta por los componentes que permiten introducir y/o mostrar información del equipo. A todos estos componentes se los conoce por el nombre de periféricos y pueden ser de tres tipos: Periféricos de entrada: se utilizan para introducir información en el ordenador. Periféricos de salida: se utilizan para mostrar información del ordenador. Periféricos de comunicaciones: se utilizan tanto para introducir como para extraer información del equipo. Unidad de Entrada/Salido

Actividad 1 Unidad de Entrada/Salido