Arquitectura de Computadoras: Unidad de Control, UAL y Tipos de Memoria

Unidad de Control

Tiene 3 funciones principales:

1. Interpretar las instrucciones
2. Dirigir las operaciones de los elementos internos
3. Controlar el flujo de instrucciones y datos hacia y desde la RAM

UAL (Unidad Aritmético-Lógica)

La UAL tiene:

• Uno o varios operadores, que son los circuitos que realizan la función aritmética y lógica.
• Un banco de registros llamado acumulador en el que se deposita el resultado que origina el operador.
• Un conjunto de indicadores de estado, que muestran condiciones de la última operación realizada en la UAL:
  • El indicador de cero
  • Un secuenciador

Clasificación de Operadores

• Generales y especializados. Los generales realizan distintas operaciones, mientras que los especializados restringen las operaciones alcanzadas.
• Combinacionales y secuenciales. Los combinacionales no requieren posiciones de memoria. Los secuenciales requieren varias fases para obtener el resultado.
• Paralelos y en serie. En serie, se trabaja cada dígito a la vez, siendo de tipo secuencial, y requiere tantas fases como dígitos tenga. En paralelo, realiza la operación simultáneamente sobre todos los dígitos de los operandos.

Tipos de Memoria

• Cache: Cerca de 10 veces más veloz que la RAM y 100 veces más costosa. Su tamaño se encuentra en el orden de los MB y su velocidad de acceso es del orden de los 20 ns (nanosegundos).
• RAM: En el orden de las decenas de MB, acceso 200 ns.
• ROM: Se lee al encender el computador y contiene básicamente las instrucciones que deben ejecutarse para que el sistema se cargue.
• PROM: Se carga con datos que no son variados durante el procesamiento.
• Flash: Se utiliza para cargar instrucciones de manejo de dispositivos.
• Memoria Virtual (VM): Es una extensión en disco. Un programa se ejecuta en forma secuencial. Los programas se segmentan en páginas. Una porción reside en la RAM, el resto en VM. Las páginas apropiadas se transfieren a la RAM conforme se necesitan.

Arquitecturas CISC y RISC

Arquitectura CISC (Complex Instruction Set Computer)

Tiene operadores para instrucciones complejas, incluyendo instrucciones para sumar, multiplicar, diferentes comparaciones y diferentes formas de mover datos.

Arquitectura RISC (Reduced Instruction Set Computer)

Incluye un conjunto limitado de operadores, buscando un mejor rendimiento mediante la limitación en la cantidad de instrucciones, compensada con creces por la mayor velocidad de procesamiento y el menor costo de los procesadores.

Arquitecturas con procesadores (RISC o CISC) paralelos

• Un primer procesador (procesador de primer nivel) analiza el problema y determina las funciones que se pueden resolver por partes.
• Cada parte aislada se envía a procesadores de segundo nivel, dependientes del primero, que las procesan y devuelven los resultados.
• El procesador de primer nivel integra los resultados.