Unidad 3: unidades funcionales de una computadora.

Unidad N° 3:
Unidades funcionales de una computadora.




Una Computadora es una máquina digital y sincrónica, con cierta capacidad de
cálculo numérico y lógico, controlada por un programa almacenado, y con posibilidad de comunicación con el mundo exterior.

Es digital porque dentro de la computadora las señales eléctricas que se
manejan y la información que se procesa se representa en forma discreta, por medio
de valores binarios (0 y 1).


Es sincrónica, realiza las operaciones coordinada por un reloj central que envía
pulsos de sincronismo a todos los elementos que componen la computadora. Todas las
operaciones internas se realizan en instantes de tiempo predefinidos y coordinados
con el reloj.

Internamente posee una capacidad de cálculo numérico y lógico, en un
subsistema conocido como unidad aritmético-lógica (UAL). Normalmente las
operaciones que pueden realizarse en ella son muy simples (suma,
conjunción, comparaciones).

Se tienen órdenes o instrucciones almacenadas, que la
computadora podrá leer, interpretar y ejecutar ordenadamente.

Está comunicada con el mundo real, que es analógico. Esto significa que puede
realizar operaciones de entrada y salida con el mundo real, a través de dispositivos
periféricos.

La computadora es una máquina que cambia información de una forma a otra:
recibe información, la transforma, y proporciona información . Esta información puede presentarse de muchas formas, lo que convierte a la computadora en una máquina sumamente versátil, que es capaz desde liquidar impuestos hasta guiar el recorrido de una nave espacial. En cada caso las entradas y salidas son totalmente distintas, y en esto radica lo sorprendente de poder usar una computadora para ambas actividades.
Esta versatilidad está dada en que la máquina está controlada por un programa, que establece las instrucciones que le indican a las partes físicas qué deben hacer para transformar los datos de entrada en la salida requerida. El programa controla todo el proceso, del principio al fin: podemos modificar su funcionamiento con solo cambiar el programa.

Máquina de Von Neumann.


En el año 1946, John Louis Von Neumann, escribió un artículo de investigación
titulado "First Draft of a Report of the EDVAC". En el mencionado documento se
expresaban algunas ideas acerca de como debía operar una computadora. A tales
conceptos, derivados del artículo, se los conoce con el nombre de Máquina o
Arquitectura de Von Neumann; y han brindado las bases para la construcción y el
desarrollo de computadoras hasta los días actuales.
Hasta antes de Von Neumann la programación de una computadora consistía directamente en la reordenación física de sus componentes.
 La arquitectura Von Neumann se fundamenta en el concepto de programa almacenado, donde plantea que
las instrucciones y los datos tenían que almacenarse juntos en un medio común y
uniforme ,denominado memoria.

Un segundo concepto, es la ruptura de secuencia. Se dotó a la computadora de
una instrucción denominada "salto condicional", donde según el resultado de una operación, se ejecutaría la siguiente instrucción u otra.
Junto con la arquitectura se definió el ciclo
de trabajo de una computadora ,que en su
forma simple consta de las siguientes
operaciones:
A la computadora debe considerársela
como una máquina procesadora
de información capaz de transformar un
programa escrito en un lenguaje de alto nivel.
En un programa en lenguaje que el hardware pueda decodificar y ejecutar. La tarea de conversión de lenguaje de alto nivel a lenguaje de máquina la debe realizar un programa denominado compilador.
En principio el hardware de un sistema se puede estructurar en tres partes : la
Unidad Central de Proceso (CPU o UCP), la memoria principal, y los dispositivos de
entrada/salida. Todos estos elementos están conectados entre sí por los buses de
comunicaciones. La unidad de entrada es el dispositivo por donde se introducen en la
computadora los datos y las instrucciones. La unidad de salida de datos es un
dispositivo donde se obtienen los resultados de los programas ejecutados en la
computadora.



Memoria principal

La memoria es el componente responsable por el almacenamiento de los
datos e instrucciones que componen un programa. Se trata de un conjunto
finito de celdas del mismo tamaño, cada una identificada con una dirección, que
pueden almacenar datos o instrucciones de programa.

A la memoria de trabajo, donde es posible leer y escribir, se la conoce
con el nombre de memoria de acceso aleatorio (RAM). Su nombre deriva de que
es posible acceder directamente a cualquier lugar de ella. Existe un segundo
tipo de memoria, de solo lectura, denominada ROM; sobre la cual los
fabricantes graban programas y datos básicos para el funcionamiento de la
computadora.

La unidad básica de almacenamiento en una memoria es un bit.


Unidad Aritmético y Lógica.

La unidad aritmética y lógica es el componente encargado de
realizar las operaciones tanto aritméticas como lógicas derivadas de la
ejecución de un programa y es dirigida por la Unidad de Control.
Dispone de un conjunto de registros internos que la auxilian en la
tarea de cálculo. Tales registros se utilizan a los efectos de traer datos
de memoria y almacenar temporalmente resultados para luego copiarlos a
memoria. Luego se selecciona la operación y finalmente es resultado es
depositado en el registro ACC.

Unidad de Control.

Componente que controla el ciclo de procesamiento, coordinando
todas las actividades de la computadora. Cada vez que se requiere
ejecución de una instrucción, la UC reconoce la misma, carga los
operandos, ejecuta la instrucción y almacena los resultados. Posee, de
forma embutida o empotrada, el conjunto de instrucciones primitivas
(microinstrucciones) que el procesador es capaz de interpretar y
ejecutar (que normalmente es bastante reducido).
Las instrucciones primitivas pueden ser clasificadas en tres grupos:

• Transferencia de datos: Son instrucciones que se refieren a la transferencia de datos entre memoria central y los registros del procesador.

• Aritméticas y lógicas: Son aquellas instrucciones relacionadas con las operaciones aritméticas y lógicas. La
unidad de control utiliza la UAL para su realización.

• Instrucciones de control: Son las utilizadas para controlar
la ejecución de un programa y la transferencia de datos,
instrucciones y resultados.

A los efectos de comunicarse con los demás componentes la UC posee dos registros a saber:
• El registro de dirección de memoria (MAR) que contiene la
dirección de la posición de memoria a ser leída o escrita.
• El registro de datos de memoria (MDR) que contiene el dato a ser leído o escrito en memoria de trabajo.

Líneas de comunicación - Buses

Los periféricos de entrada/salida representan a los dispositivos que
permiten la comunicación con el exterior.
 A los efectos de interconectar
todos los módulos se implementa un cableado denominado sistema de bus.

Un sistema de bus está compuesto por el conjunto de caminos compartidos que permiten la interconexión de los distintos componentes:
UCP, memoria y periféricos de entrada/salida. Un bus está formado por un
conjunto de líneas eléctricas que permiten la transmisión de datos en
paralelo.

Hay tres tipos de buses:

• de datos: de forma bidireccional, fluyen los datos entre las distintas
partes de la computadora.

• de direcciones: por donde viajan las direcciones de memoria sobre las
cuales se quiere leer o escribir.

• de control: por donde viajan señales que controlan el acceso y el uso a
los buses de datos y de direcciones.

Señales de control pueden ser:

escribir en memoria, leer de memoria, escribir o leer en un dispositivo
de entrada/salida, etc.

Dispositivos de entrada/salida

Las operaciones de entrada/salida son las encargadas de controlar y
realizar el intercambio de información entre la computadora y el mundo
exterior.

Existen una gran variedad de dispositivos de entrada/salida, con características muy diferentes a las de la CPU. La velocidad de
transmisión de los periféricos es mucho menor que la velocidad de operación de una CPU, los periféricos poseen velocidades muy diferentes entre sí.

Los periféricos son los dispositivos que hacen posible el intercambio de información entre la computadora y el mundo exterior.
 Se clasifican en:
Unidades de entrada
Unidades de salida
Unidades de Entrada/Salida

 Periféricos de entrada.

Son los encargados de introducir los datos y los programas desde el exterior a la memoria principal para que puedan ser utilizados por la computadora. Además, transforman los datos introducidos en códigos binarios que pueden ser entendidos y procesados por la computadora.

Periféricos de salida.

Son los encargados proporcionar al exterior los datos de salida o resultados de los procesos que se realizan en la computadora.


Periféricos de entrada/salida.

A través de ellos se intercambia de información con la CPU en ambos
sentidos. Un subconjunto importante de estos corresponde a los dispositivos de almacenamiento.

Podemos distinguir entre periféricos locales y periféricos remotos, según su conexión a la computadora. Un periférico local, como el mouse, se encuentran cerca de la CPU conectado mediante cables que hacen las veces de
prolongador de los buses de la computadora. Para un periférico remoto, como una impresora láser, la conexión se realiza a través de una red de
comunicaciones.





FUENTE: MATERIAL DE LECTURA UNIDADES FUNCIONALES DE UNA COMPUTADORA, UNIDAD 3.