Conceptos Fundamentales de Arquitectura de Computadores

Conceptos Fundamentales

Computador: dispositivo capaz de procesar datos de entrada de acuerdo a un conjunto de instrucciones lógicas y aritméticas, generando la información resultante que será proporcionada a través de un medio de salida.

Programa: conjunto ordenado de instrucciones que la computadora debe desarrollar, generalmente sobre un conjunto de datos. La descripción de las reglas y símbolos para la construcción de programas viene especificada por el lenguaje de programación a utilizar.

Memoria Principal: área de almacenamiento que soporta el Sistema Operativo, instrucciones de manipulación de datos y datos.

Estructura Básica de un Computador

En el modelo de Von Neumann, el programa es almacenado en memoria junto con los datos, de manera que se facilita su modificación (concepto de programa almacenado). De acuerdo con este modelo, un computador está formado por:

Memoria Principal

Almacena datos e instrucciones que son ejecutadas por el procesador.

Procesador (CPU)

Cerebro de la computadora. Coordina y realiza todos los procesos del sistema informático. Compuesto por la Unidad de Control (UC), la Unidad Aritmético Lógica (ALU) y un conjunto de registros de memoria.

Dispositivos de Entrada-Salida

Facilitan la interacción del usuario con el ordenador, permitiendo suministrar instrucciones y datos al procesador. Se clasifican en: periféricos de entrada, de salida y de almacenamiento.

Estructura de la Memoria Principal: Palabras y Direcciones

Se divide en posiciones de un número determinado de bits (n). En cada una de ellas se almacena información. Cada posición se referencia por su dirección dentro de la zona de memoria. De manera que cuando se desee escribir o leer un dato o instrucción es necesario indicar la dirección del mismo.

Palabra: conjunto ordenado de bytes o bits que representa la unidad básica de almacenamiento de información que puede ser almacenada, transmitida o con la que se puede operar en un determinado computador.

Dirección de Memoria: índice asociado a cada palabra de memoria.

Tipos de Memoria Principal

ROM (Read-Only Memory)

Memoria de solo lectura. Memoria no volátil. Contiene instrucciones básicas de arranque que verifican que el resto de la memoria está funcionando correctamente, busca dispositivos hardware y el Sistema Operativo. No puede ser modificada.

RAM (Random Access Memory)

Memoria de acceso aleatorio. Memoria volátil. Soporta datos y programas. Acceso directo.

Componentes del Procesador (CPU)

Unidad de Control (UC)

Coordina y gobierna todas las operaciones que se realizan en la CPU. Comprueba y administra las demás partes de la computadora. Además, selecciona, verifica e interpreta las instrucciones del programa y después verifica que se ejecuten. Contiene:

• Contador de Programa: apunta a la siguiente instrucción a ejecutar.
• Registro de Instrucción: instrucción actual.
• Decodificador: extrae el código de instrucción, lo interpreta y envía la información necesaria para su ejecución.
• Reloj: generador de pulsos para sincronizar las operaciones elementales.
• Secuenciador: genera órdenes elementales para ejecutar la instrucción cargada en el Registro de Instrucción (RI).

Unidad Aritmético Lógica (ALU)

Realiza todos los cálculos, todas las comparaciones y genera los resultados. La ALU contiene una memoria construida directamente en la CPU que se usa para guardar los datos que se están procesando por la instrucción actual. Usa el bus de datos.