Arquitectura de Computadoras: CPU y Memoria

Unidad de Memoria (UM)

• Auxiliar: Esta memoria se usa como soporte de respaldo de información, pudiendo situarse en medios extraíbles o en red.
• Secundaria: También llamada memoria de disco. Se utiliza para almacenar información de forma permanente, por lo que es de alta capacidad.
• Principal: Conocida también como memoria RAM. Es el bloque que constituye realmente la UM. Se emplea para almacenar datos y programas de forma temporal.
• Caché: Memoria intermedia entre la UM y la CPU utilizada como apoyo para acelerar los accesos de la CPU a la UM. Dispuesta en varios niveles (L1, L2, L3, L4) siendo la L1 la más rápida y de menor capacidad, y la L4 la más lenta y de mayor capacidad.
• Registros: Son memorias de alta velocidad y baja capacidad utilizadas para el almacenamiento intermedio de datos en las unidades funcionales, especialmente en la UC y la UAL.

Unidad Central de Proceso (CPU) o Microprocesador

Es el circuito integrado constituido por millones de componentes electrónicos. Se encarga de interpretar las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Constituida esencialmente por:

Unidad Aritmético-Lógica (UAL)

La UAL es el verdadero núcleo de cálculo del ordenador, ya que se encarga de realizar las operaciones aritméticas (suma, resta...) y lógicas (comparación, negación…) ordenadas por la UC. El elemento principal en la UAL es el operador.

• Su ámbito:
  • Genéricos: Pueden realizar diferentes operaciones.
  • Específicos: Solo pueden realizar un tipo de operación.
• El número de operandos:
  • Monádicos: Solo una entrada (por ejemplo, el negador).
  • Diádicos: Dos entradas (por ejemplo, el operador suma).
  • Triádicos: Tres entradas (por ejemplo, el condicional).
• Su capacidad de operar:
  • Serie: Reciben la información en una secuencia de bits y los procesan uno a uno hasta terminar toda la ristra.
  • Paralelo: Recepcionan la información en bloques de bits, que procesan de forma simultánea.

Toda la información que llega a la UAL se coloca en registros. El registro que recibe el resultado del operador se denomina acumulador (AC).

Unidad de Control (UC)

La UC se encarga de buscar las instrucciones en la UM, interpretarlas y generar en cada momento las órdenes necesarias para ejecutar la operación requerida por cada instrucción.

• Circuito de control: Genera las señales de control necesarias para gobernar el ordenador. Sus partes principales son:
  • Decodificador: Interpreta la instrucción y determina el conjunto de órdenes necesarias para llevarla a cabo.
  • Secuenciador: Distribuye de forma ordenada las señales de control correspondientes a cada orden recibida.
• Reloj: Es un circuito que genera pulsos, los cuales marcan la temporización básica del sistema.
• Registros: Son utilizados por el circuito de control para labores auxiliares diversas (resultados intermedios, direcciones…).

Unidad de Entrada/Salida

Esta unidad es la encargada de establecer la comunicación entre el usuario y la CPU. Para llevar a cabo el enlace utiliza unos dispositivos denominados periféricos.

• Periféricos de entrada: Con ellos el usuario introduce la información en el ordenador. Ejemplos: ratón, teclado, escáner…
• Periféricos de salida: Son utilizados por el ordenador para mostrar la información al usuario. Ejemplos: monitor, impresora, altavoces...
• Periféricos de E/S: Pueden actuar en los dos sentidos del flujo de la información, tanto para introducir los datos como para mostrarlos.
• Periféricos de comunicaciones: Se emplean para establecer una comunicación entre dos usuarios a través de los ordenadores. Ejemplos: módem, router, switch…
• Periféricos de almacenamiento: Se utilizan como memoria auxiliar a la principal del ordenador. En ellos se pueden realizar las mismas operaciones de lectura y escritura.

Sistema que permite el intercambio de información:

• Interfaz: Se encarga de gestionar el intercambio de información entre el periférico y la CPU.
• Controlador: Su misión es gestionar directamente el periférico.