informatica i und 3 2013
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Informática I
Análisis de Sistema
UNIDAD III
UNIDADES FUNCIONALES DE LA COMPUTADORA
1
La memoria central 2
Bus del sistema 3
Las instrucciones de tres, dos, uno y sin operandos 4
Métodos de direccionamiento: inmediato, directo,
indirecto, relativo. 5
Unidad Central de Proceso, Unidad aritmética lógica.
1.UNIDADES FUNCIONALES DE LA
COMPUTADORA
1.UNIDADES FUNCIONALES DE LA
COMPUTADORA
1.UNIDADES FUNCIONALES DE LA COMPUTADORA
Unidad Central de Proceso: es el verdadero motor de
una computadora. Se encarga de realizar las tareas
fundamentales: Operaciones aritméticas,
Direccionamiento de Memoria, Gestión de instrucciones,
Control del transporte de los datos a través de los buse,
es el elemento principal de un sistema computarizado.
1.UNIDADES FUNCIONALES DE LA COMPUTADORA
Si hacemos un símil entre una computadora y el cuerpo humano,
el CPU hará el papel de cerebro: atender las solicitudes, mandar
y hacer controlar la ejecución, la CPU tiene dos partes básicas:
La unidad de control y La unidad aritmético-lógica
En una microcomputadora, la CPU entera está contenida en un único chip llamado microprocesador.
1.UNIDADES FUNCIONALES DE LA COMPUTADORA
La Unidad de control Administra los recursos. Regula el proceso entero de cada operación. Es la que dice qué hacer con los datos y dónde colocarlos.
1.UNIDADES FUNCIONALES DE LA COMPUTADORA
• Reconoce un conjunto de instrucciones. Cada una se expresa en microcódigo, una serie de instrucciones básicas. • Cada comando de un programa se desglosa en instrucciones de ese conjunto. Al ejecutarse se convierten en microcódigo. Las computadoras actuales pueden traducir y ejecutar millones de instrucciones por segundo. •Las CPUs pueden tener diferentes conjuntos de instrucciones. Se agrupan en “familias” con conjuntos de instrucciones similares.
1.UNIDADES FUNCIONALES DE LA COMPUTADORA
La unidad aritmético-lógica (ALU): Cuando la unidad de control encuentra una instrucción que implica aritmética o lógica, pasa esa instrucción a la ALU. • Esta unidad tiene una serie de registros donde se colocan los datos que se usan en cada momento. • Por ejemplo, la unidad de control podría cargar dos números desde la memoria en los registros de la ALU y darle la instrucción a la ALU de que divida los dos números o los compare para ver si son iguales.
2. MEMORIA PRINCIPAL O CENTRAL
• La CPU no tiene la capacidad de almacenar programas enteros o conjuntos grandes de datos. • En los registros de la CPU sólo se pueden conservar unos cuantos bytes a la vez. • Para completar esta carencia de la CPU está la memoria principal. • Hay dos tipos de memoria. principal: permanente (no volátil) y no permanente (volátil).
Memoria RAM
Memoria ROM
Memoria CACHE
Memoria FLASH
Memory STYCK
Memoria VIRTUAL
Memoria de video
BIOS
El grafeno es una alotropía del
carbono, es decir, la propiedad que
tienen determinados elementos de
presentarse en estructuras distintas, en
este caso, en una estructura de teselas
hexagonales, como un panal de abeja
en el que cada vértice existe un átomo
de carbono..
Gracias a sus propiedades y las
investigaciones que se están
realizando, cada vez vamos conociendo
más aplicaciones de este material que,
en algunas aplicaciones, podría
sustituir o complementar al silicio
como material base en el mundo de la
microelectrónica.
• Extrapolando las medidas iniciales, kang Wang y sus colegas de la Universidad de California calcularon que la célula de memoria flash de grafeno pierde apenas8% de su carga en un periodo de 10 años.
• En el mismo periodo, las células de memoria de su pendrive o tarjeta de memoria de su maquina digital pierden 50% de su carga.
ROM
ROM: Los chips no volátiles siempre guardan la misma información; la grabación se hace en fábrica, con aparatos especiales, antes de ser colocados en las computadoras. • Como estos datos sólo se pueden leer, a esta memoria se le da el nombre de ROM: Read-Only Memory (memoria de sólo lectura).
ROM
• La información guardada en la ROM le dice a la computadora
qué hacer cuando se enciende. Entre otras cosas, contiene un
conjunto de instrucciones de inicio que aseguran que el resto
de la memoria está funcionando correctamente, verifica los
dispositivos de hardware y busca un sistema operativo en las
unidades de memoria auxiliar.
•Otros EPRON, EEPRON
Memory Stick
Memory Stick Pro Duo
de 256MB. con
adaptador.
Memory Stick es un
formato de tarjeta de
memoria
comercializado por
Sony en octubre de
1998.
RAM
• La parte de la memoria principal que se puede modificar es la RAM –Random-access memory (memoria de acceso aleatorio). • El propósito de la RAM es conservar programas y datos mientras están en uso.
• La RAM estándar es volátil.
• Para buscar un dato en esta memoria no es necesario leerla toda. Se puede acceder directamente a un dato sabiendo su dirección en la memoria.
• La cantidad de RAM influye en la potencia de la misma:
• Cuanto mayor sea, se pueden utilizar programas más grandes que pueden acceder a archivos de datos más grandes.
• Afecta a la velocidad, ya que cuanto mayor sea la parte de un programa que cabe en la memoria, más rápido se ejecutará. •Otros. DRAM/SRAM. – En desarrollo T-RAM/Z-RAM/TT-RAM
ALMACENAMIENTO SECUNDARIO
Necesario para disponer de mayor capacidad a un precio accesible. • Los datos son legibles por la máquina pero no directamente por el usuario • Para acceder a esos datos se requiere un paso previo por la memoria Características:
• Reutilizabilidad • Elevada capacidad • No volátiles • Más económicos que la memoria principal
TIPOS DE SOPORTES
Magnéticos •Disquetes • Discos duros (IDE y SCSI) • Zip Iomega • Jaz. Magneto-ópticos • Cintas de back-up • Ópticos • CD-ROM •DVD. Memoria Flash
3. BUS DEL SISTEMA
Canal de comunicaciones entre todas las unidades del sistema, Para que las unidades más importantes de una computadora puedan "comunicarse" entre sí, existe un elemento que las interconecta, llamado bus del sistema. Físicamente, el bus del sistema es un conjunto de cables. En la siguiente figura se representan, de manera gráfica, las unidades funcionales más importantes de una computadora; las flechas indican las direcciones que pueden tomar los datos.
3. BUS DEL SISTEMA
Este bus se encuentra separado en tres canales que manejan respectivamente direcciones, datos y señales de control, los cuales permiten el procesador comunicarse con los demás dispositivos del microcomputador, tales como las memorias y los dispositivos de E/S. Bus de Datos Este bus es bidireccional y es el canal por el cual se conducen los datos entre la CPU y los demás dispositivos (memorias, puertos y otros). Bus de Direcciones El bus de direcciones es un canal unidireccional por el cual la CPU envía las direcciones de memoria para ubicar información en los dispositivos de memoria, puertos u otros dispositivos del microcomputador. Bus de Control El bus de control, al igual que el bus de direcciones es unidireccional y se utiliza para efectuar la lectura y escritura en las memorias y puertos de E/S. Este bus en general lo emplea la CPU para controlar el flujo de los datos y las direcciones de forma organizada.
4. FUNCIONAMIENTO DE LAS INSTRUCCIONES
Las instrucciones que es capaz de realizar la CPU se denominan Instrucciones Máquina. El lenguaje que utilizan para su comunicación es el Lenguaje Máquina. Se pueden clasificar en Instrucciones de Cálculo, Instrucciones de Transferencia de Datos e Instrucciones de Ruptura de Secuencia. Una segunda clasificación hace referencia al nº de operandos que intervienen en ella, teniendo en cuenta que todas tienen lo que se llama Código de Operación. Este código indica la operación que se debe realizar por el operador y lleva los operandos.
5. METODOS DE DIRECCIONAMIENTOS
Es el modo que se utiliza en la instrucción para indicar la posición de memoria en que está el dato o datos que constituyen los operandos intervinientes en la instrucción. Existen cuatro tipos de direccionamiento: Direccionamiento Inmediato. El dato que hay que utilizar forma parte de la propia instrucción. Direccionamiento Directo. La instrucción contiene la dirección de memoria donde se encuentra situado el dato. Direccionamiento Indirecto. La dirección contenida en la instrucción no es la del dato implicado, si no la de una posición de memoria que contiene la dirección de ese dato. Direccionamiento Relativo. La dirección de memoria donde se encuentra al dato se consigue sumando a la dirección contenida en la propia instrucción, una magnitud fija contenida en un registro especial.
6. CICLOS DE INSTRUCCIONES
La CPU tomará una a una sus instrucciones e irá realizando las tareas correspondientes. Denominamos ciclo de instrucción al conjunto de acciones que se llevan a cabo en la realización de una instrucción. Se compone de dos fases, una de búsqueda y otra fase denominada de ejecución. En la fase de búsqueda se transfiere la instrucción desde memoria central a la Unidad de Control. Mientras que en la fase de ejecución, se realizan todas las acciones que conlleva la instrucción.
FASE DE BÚSQUEDA
1. La Unidad de Control envía una micro orden para que el contenido del Registro Contador de Programa, que contiene la dirección de la siguiente instrucción, sea transferido al Registro de Dirección de Memoria.
2. La posición de memoria que figura en el Registro de Dirección de Memoria es utilizada por el Selector para transferir el contenido al Registro de intercambio de memoria.
3. Se transfiere la instrucción del Registro de Intercambio de Memoria al Registro de Instrucción.
4. El Decodificador interpreta la instrucción que acaba de llegar al Registro de Instrucción, quedando dispuesto para la activación del Circuito Sumador de la ALU e informando al Secuenciador.
5. El Registro Contador de Programa se auto incrementa de tal forma que quede apuntando a la siguiente instrucción situada consecutivamente en Memoria. Si la instrucción en ejecución es de ruptura de secuencia, el Contador de Programa cargará con la dirección que corresponda.
FASE DE EJECUCIÓN
1. transfiere la dirección del primer operando desde el Registro de Instrucción al Registro de Dirección de Memoria.
2. El Selector extrae de la Memoria dicho dato depositándolo en el Registro de Intercambio de Memoria.
3. Se lleva este operando desde el Registro de Intercambio de Memoria al Registro de Entrada 1 de la ALU.
4. Se transfiere la dirección del segundo operando desde el Registro de Instrucción al Registro de Dirección de Memoria.
5. El Selector Extrae de La Memoria dicho dato depositándolo en el Registro de Intercambio de Memoria.
6. Se lleva este operando desde el Registro de Intercambio de Memoria al Registro de Entrada 2 de la ALU.
7. CARGA Y ALMACENAMIENTO DE DATOS ACUMULADOR MEMORIA
1. El Secuenciador Envía una micro orden a la ALU para que ejecute la operación de que se trate. El resultado queda almacenado en el Registro acumulador.
2. Este resultado es enviado desde el Acumulador al Registro de Intercambio de Memoria.
3. Se transfiere desde el Registro de Instrucción al Registro de Dirección de Memoria la dirección de memoria donde ha de almacenarse el resultado.
4. Se transfiere el resultado desde el Registro de Dirección de Memoria a la dirección indicada en el Registro de Instrucción.
8. INSTRUCCIONES DE RUPTURA DE SECUENCIA
Son conocidas también como Instrucciones de Bifurcación o de Salto y existen dos tipos: Instrucciones de Salto Incondicional. Cuando la Unidad de Control se encuentra con una instrucción de este tipo, reemplaza la dirección que tiene en el Registro Contador de Programa por la dirección que tiene la propia instrucción. Instrucciones de Salto Condicional. La dirección contenida en el Registro Contador de Programa solo es reemplazada por la dirección de la instrucción si cumple alguna condición de las indicadas en la misma.
9. INSTRUCCIONES DE ENTRADA SALIDA
Una instrucción de entrada
(o simplemente entrada) consiste en asignar a
una o más variables, uno o más valores (datos)
recibidos desde el exterior. Normalmente, los
datos son recogidos desde la entrada estándar
(el teclado), pero, también existen otros
dispositivos de entrada (el ratón, el escáner,...)
9. INSTRUCCIONES DE ENTRADA SALIDA
Una instrucción de salida (o simplemente salida) consiste en llevar hacia el exterior los valores (datos) obtenidos de la evaluación de una lista de expresiones. Normalmente, los datos son enviados a la salida estándar (la pantalla), pero, también existen otros dispositivos de salida (la impresora, el plotter,...).
En un ordinograma, tanto las instrucciones de entrada como las de salida, se escriben igual que en pseudocódigo, pero, dentro de un romboide: