Fundamentos de Arquitectura de Computadores: Memoria, CPU y Buses

¿Qué función realiza la memoria en un ordenador?

La memoria se encarga de almacenar los programas y los datos.

La RAM es la memoria esencial y ocupa los primeros 640 KB del espacio direccionable del ordenador.

Funciones de la CPU y la ALU

¿Qué función realiza la CPU y la ALU? ¿Qué significan estas siglas?

• Unidad de Control: Procesa las instrucciones y las ejecuta. Se compone de un registro de instrucciones, que es donde se carga la información.
• Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Es la encargada de ejecutar o realizar las operaciones aritméticas y lógicas.

Cálculos de Memoria y Direccionamiento

Capacidad de direccionamiento

¿Cuántas posiciones de memoria se pueden representar con 12 bits? Si la medida de la celda es de 32 bits, ¿cuál es la capacidad total de la memoria?

• 2¹² = 4096 posiciones.
• 32 bits / 8 = 4 bytes.
• 4096 x 4 = 16 384 bytes.

Sistemas de 64 bits

Actualmente, hay ordenadores que trabajan con direcciones de memoria de 64 bits y el ancho de celda es habitualmente de 1 byte. ¿Cuál es la máxima cantidad de memoria que pueden utilizar estos ordenadores?

2⁶⁴ x 1 byte = 18 446 744 073 704 551 616 bytes.

Conversión de unidades

Medida de la RAM de un ordenador (2 GB) en bits, bytes, KB, MB y GB:

2 GB = 2048 MB = 2 097 152 KB = 2 147 483 648 bytes = 17 179 869 184 bits.

Buses de datos y direcciones

¿Qué es el ancho de bus? ¿Qué determina el ancho del bus de datos? ¿Y el ancho del bus de direcciones?

• Ancho del bus: Es la cantidad de datos que la CPU puede transmitir en cada momento hacia la memoria principal y a los dispositivos de entrada y salida.
• Bus de datos: Determina la velocidad de transmisión.
• Bus de direcciones: Determina la capacidad de direccionamiento.

Ejercicios prácticos

1. ¿Qué es un programa? Es un conjunto de instrucciones para un ordenador.
2. Conversiones:
   • 2,5 MB = 20 971 520 bits
   • 8 388 608 bits = 1 MB
   • 2 TB = 2 147 483 648 KB
   • 2048 KB = 0,00195313 GB

Arquitectura de Von Neumann

Von Neumann revolucionó la computación al crear su modelo con Unidad de Control, Unidad Aritmético-Lógica, Memoria y Registros. Las computadoras actuales siempre cuentan con estas partes básicas, siendo un concepto fundamental en la arquitectura de computadoras.

Los complementos permiten realizar operaciones con números negativos, ya que en binario no existen estos números de forma nativa. Con los complementos se realizan los corrimientos adecuados y se identifica el signo.

Los direccionamientos están relacionados con las operaciones de la computadora con los registros. Existen varios tipos y, dependiendo de cada uno, las operaciones se realizan de manera distinta. Se utilizan para ejecutar instrucciones como cambiar valores de banderas, jump, fetch, add, entre otros, empleando registros como PC, MAR, MDR y FR.