Capitulo 2: Tratamiento de Datos IFE 115: Informática Básica

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1 Capitulo 2: Tratamiento de Datos IFE 115: Informática Básica
Licenciado: Marcio Rodas Capitulo 2: Tratamiento de Datos Ester Lidia Corea Martinez PTEG-I-10-ESTER LIDIA COREA AMARTINEZ-VISITA 2- EXPO TRATAMIENTO DE DATOS CAP2

2 Índice Introducción Objetivos Marco teórico
Capitulo 2: Tratamiento de Datos 2.1 Arquitectura de computadoras 2.2 Lenguaje máquina 2.3 Ejecución de programas Conclusiones Bibliografía

3 Introducción En este capitulo veremos como manipula los datos una computadora y como se comunica con dispositivos periféricos tales como impresoras y teclados. Explorando los fundamentos de la arquitectura de computadoras y veremos como se programan mediante instrucciones codificadas, denominadas instrucciones en el lenguaje máquina.

4 Objetivos Conocer cada uno de los términos empleados en el capitulo 2, dando ejemplos de su terminología.

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2.1 ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS La circuitería de una computadora que controla el tratamiento de los datos se conoce como unidad central de procesamiento (CPU Central Processing Unit)y a menudo simplemente se denominan procesador.

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El Procesador Un procesador consta de tres partes: la unidad aritmético/ lógica, que contienen los circuitos que realizan las operaciones con los datos (suma y resta), la unidad de control que contiene los circuitos que coordinan las actividades de la maquina y la unidad de registro que contiene la celda de almacenamiento de datos.

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*Registros se emplean para almacenar temporalmente la información dentro del procesador. Algunos de los registros de la de la unidad de registro se consideran registros de uso general mientras que otros son registros de uso especial.

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Registros de uso general: sirven como lugares de almacenamiento temporal para los datos que están siendo tratados por el procesador. Estos registros almacenan las entradas a la circuitería de la unidad aritmético/lógica y proporcionan espacios de almacenamiento para los resultados generados por dicha unidad.

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El concepto de programa almacenado Se conoce como la idea de almacenar el programa de una computadora en su memoria principal y se ha convertido en el método estándar utilizado en la actualidad, tan estándar que parece obvio. Los datos se almacenan en la memoria mientras que los programas eran parte del procesador .

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Memoria Caché: es instructivo comparar los distintos recursos de memoria de una computadora en relación con su funcionalidad. Los registros se utilizan para almacenar los datos que son inmediatamente aplicables a las operaciones que se este llevando a cabo; la memoria principal se emplea para almacenar los datos que probablemente no vayan a ser necesarios en el futuro inmediato. Muchas maquinas están diseñadas con un nivel de memoria adicional llamada memoria caché, es una parte quizás de varios cientos KB de memoria de alta velocidad localizada dentro del propio procesador

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2.2 Lenguaje Máquina Con el fin de aplicar el concepto de programa almacenado, los procesadores están diseñadas para reconocer instrucciones codificadas como patrones de bits. Este conjunto de instrucciones junto con el sistema de codificación utilizado forman lo que se conoce como lenguaje máquina.

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Repertorio de instrucciones La lista de instrucciones e lenguaje maquina que un procesador típico es capaz de decodificar y ejecutar es bastante corta . De hecho, una vez que una maquina puede realizar ciertas tareas elementales pero convenientemente elegidas, el añadir mas funcionalidad no incrementa las capacidades teoricas de la maquina.

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El grado con el que el diseño de una maquina debe aprovechar este hecho ha conducido a dos filosofías distintas de arquitecturas de procesador. Una de ellas es que un procesador debe diseñarse para ejecutar un conjunto mínimo de instrucciones en lenguaje máquina esta técnica conduce a lo que se denomina arquitectura RISC (Reduced Instrucction Set Computer, computadora de conjunto reducido de instrucciones.)

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Por el contrario otros diseñadores argumentan en favor de procesadores que tengan la capacidad de ejecutar un gran numero de ejecuciones complejas aun cuando muchas de ellas sean técnicamente redundantes. El resultado de este enfoque se conoce con el nombre de CISC (Complex Instrucction Set Computer, Computadora de conjunto complejo de instrucciones).

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Independiente de la elección que se haga entre RISC y CISC, las instrucciones de una maquina pueden clasificarse en tres grupos 1- el grupo de transferencia de datos 2- el grupo aritmético/lógica 3- el grupo de control

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Transferencia de Datos: el grupo de transferencia d datos esta compuesto por instrucciones que solicitan el movimiento de datos desde una ubicación a otra. Es preciso recalcar que el uso de términos tales como transferir o mover para identificar a este grupo de instrucciones es en realidad engañoso. El proceso implicado en una instrucción de trasferencia es mas una copia de los datos que un movimiento de los mismos. Por tanto, otros términos como copiar o clonar peritarán describir mejor.

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Debemos mencionar que suelen emplearse términos especiales a la hora de hacer referencia a la transferencia de datos entre el procesador y la memoria principal. Una solicitud para llenar un registro de uso general con el contenido de una celda de memoria se suela denominar instrucción LOAD (instrucción de carga). A la inversa, usa solicitud para transferir el contenido de un registro de una celda de memoria se denomina instrucción STORE (instrucción de almacenamiento)

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Aritmético/lógico Esta compuesto por aquellas instrucciones que le dicen a la unidad de control que debe solicitar una cierta actividad dentro de la unidad. Como su propio nombre lo sugiere puede realizar otras operaciones aritméticas básica. Algunas de estas operaciones adicionales básicas son las operaciones AND, OR y XOR.

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Otro conjunto de operaciones disponibles dentro de la mayor parte de las unidades aritmético/lógica permite pasar el contenido de los registros hacia la derecha o la izquierda sin salir del propio registro. Estas operaciones se conocen con el nombre de operaciones SHIFT (desplazamiento) o ROTATE (rotación)

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Control: el grupo de control esta compuesto por aquellas instrucciones que dirigen la ejecución del programa en lugar d la manipulación de los datos. Este grupo contiene muchas de las instrucciones mas interesantes del repertorio de una maquina, como la familia de instrucciones JUMP (o BRANCH) instrucciones de salto o bifurcación. JUMP: Saltos incondicionales y Saltos condicionales.

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Un ejemplo de lenguaje máquina Como se codifica las instrucciones de una computadora típica. La maquina que se utilizara para el análisis se describe en el Apéndice C. Dispone de 16 registros de uso general y de 256 celdas en la memoria principal, cada una de ella con una capacidad de 8 bits. Para propósito de referencia, se etiquetaran los registros con los valores de 0 al 15 y las direcciones de las celdas de memoria con los valores 0 a 255. por comodidad vamos a considerar que estas etiquetas y direcciones son valores representados en base dos y vamos a expresar los patrones de bits resultantes en notación hexadecimal. Etiquetaremos de 0 a F y las direcciones de las celdas de memoria de 00 a FF.

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Ejecución De Programas Las computadoras ejecutan un programa almacenado en su memoria copiando las instrucciones desde la memoria al procesador según va siendo necesario. Una vez que están en el procesador, cada instrucción se descodifica y se hace lo que la instrucción ordene. El orden en el que las instrucciones se extraen de la memoria se corresponden con el orden en el que están almacenadas en la memoria a no ser que ese orden se altere mediante JUMP.

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Para entender como tiene lugar el proceso global de ejecución, es necesario tener en cuenta dos de los registros de uso especial contenidos en el procesador: el registro de instrucciones y el contador de programas

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Ejemplo de ejecución de programa Analizaremos el ciclo de la maquina aplicado al programa presentado en la figura 2.7 que extrae dos valores de la memoria principal, calcula su suma y almacena el total de otra celda de la memoria principal, primero necesitamos poner el programa en algún lugar de la memoria.

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Para nuestro ejemplo vamos a suponer que el programa se almacena en direcciones consecutivas, comenzando en la dirección A0 (hexadecimal). Con el programa almacenado de esta manera, podemos hacer que la máquina lo ejecute introduciendo en el contador de programa la dirección (A0) de la primera instrucción y haciendo que la maquina inicie las figuras.

34 Capitulo 2: Tratamiento de Datos
Programas y datos En la memoria principal de una computadora podemos almacenar simultáneamente muchos programas, siempre y cuando ocupen partes diferentes de la memoria. Después podemos determinar que programa se ejecutara al iniciar la máquina simplemente configurando de la forma apropiada al contador de programas.

35 Capitulo 2: Tratamiento de Datos
Debemos tener en mente que puesto que la memoria principal contiene también datos y esos datos están codificados mediante 0s y 1s, la maquina no tiene manera por si sola de saber que patrones de bits se correspondes con datos y cuales se corresponden con programas.

36 Capitulo 2: Tratamiento de Datos
Si asignáramos la dirección de un programa al contador de programa la dirección de una parte de la memoria que contiene datos, en lugar de la dirección del programa deseado, el procesador, al no disponer de ninguna otra información, extraería los patrones de bits correspondiente a los datos como si fueran instrucciones y los ejecutaría. El resultado final dependería por supuesto del valor de esos datos.

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Programas Y Datos En la memoria principal de una computadora podemos almacenar simultáneamente muchos programas, siempre y cuando ocupen partes diferentes de la memoria. Después, podemos determinar que programa se ejecutara al iniciar la maquina simplemente configurando de la forma apropiada el contador de programas.

41 Capitulo 2: Tratamiento de Datos
Sin embargo debemos tener en mente que puesto que la memoria principal contiene también datos y eso dato están codificados mediantes 0s y 1s, la maquina no tiene manera por si sola de saber que patrones de bits se corresponden con datos y cuales se corresponden con programas.

42 Conclusión Los tratamiento de datos ejercen una función esencial… aun mas cuando la sabemos poner en práctica de la manera correcta y haciendo su uso adecuado y correspondiente.

43 Bibliografía Introducción a la computadora, 11va edición
J. Glenn Brookshear