Organizacion de computadoras unlp- Resumen-final

Apunte para nal

Organizaion y Arquitetura de Computadoras

Mariano Gabriel Gili

e-mail :mariano040783hotmail.om

23 de julio de 2004

Resumen

Esto es un apunte adeuado al programa dado por la atedra \Organizaion y Arquitetura

de Computadoras" que hie on el n de estudiar para dar el nal y de paso para aprender

a utilizar la herramienta L

A

T

E

X. Cabe alarar que no reomiendo basarse solamente en este

material para presentarse al examen, el ual edo para leer una vez ya leida la bibliografa

propuesta por la atedra omo resumen reordatorio.

Indie

1. Unidad 1: Computadoras digitales 3

1.1. Coneptos introdutorios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.2. Clasiaion de las omputadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3

1.3. Evoluion historia de las omputadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4

1.4. Arquitetura Von Neumann: sus elementos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5

1.5. Parametros araterstios de las omputadoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

1.6. Deniion de hardware, software y rmware . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2. La informaion en una omputadora 8

2.1. Tama~nos privilegiados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2. Representaiones numerias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2.1. Numeros enteros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 8

2.2.2. Punto otante . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 9

2.3. Representaiones alfanumerias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.3.1. Algunas odiaiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 10

2.4.

Algebra de Boole . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.5. Puertas logias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

2.6. Ciruitos logios ombinaionales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.6.1. Implementaion de las funiones booleanas . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.7. Sumadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.7.1. Tabla de verdad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.7.2. Euaion booleana . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

2.7.3. Graa de un sumador usando puertas AND, OR, NOT . . . . . . . . . . . 13

2.8. El fator tiempo: Ciruitos logios seueniales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

2.8.1. Biestables . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

2.8.2. Registros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

2.8.3. Contadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

1

3. Unidad Central de Proesamiento 17

3.1. Unidad Aritmetio Logia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.2. Organizaion de los registros . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

3.2.1. Tama~no y antidad . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.3. Unidad de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19

3.4. Miroproesadores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.5. Cilo de instru

ion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.5.1. Captaion y ejeuion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

3.5.2. Estados del ilo de instru

ion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.5.3. Interrupiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.5.4. Las interrupiones y el ilo de instru

ion . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

3.6. Repertorio de instru

iones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.6.1. Elementos de una instru

ion maquina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.6.2. Representaion de las instru

iones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

3.6.3. Tipos de operandos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 24

3.6.4. Tipos de operaiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 25

3.6.5. Modos de dire

ionamiento y formatos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26

3.6.6. Formato de instru

iones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.6.7. Longitud de una instru

ion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.6.8. Asignaion de los bits . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

3.6.9. Instru

iones de longitud variable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4. Memoria interna y externa 27

4.1. Clasiaion segun araterstias laves . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27

4.2. Jerarqua de memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

4.3. Memorias de semiondutores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.3.1. Organizaion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 30

4.3.2. Organizaion interna de la memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.4. >Que es la memoria virtual? . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

4.5. Conexion CPU-Memoria: Bus del Sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.5.1. Estrutura del bus . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

4.5.2. Funionamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.5.3. Jerarqua de buses . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.6. Disos magnetios . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33

4.6.1. Organizaion y formato de los datos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.6.2. Caraterstias fsias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35

4.6.3. Parametros para medir las prestaiones de un diso . . . . . . . . . . . . . . 35

4.7. RAID: Conjunto redundante de disos independientes . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.8. Memorias optias . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.8.1. CD-ROM: memoria de diso ompato de solo letura . . . . . . . . . . . . 36

4.8.2. Worm . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 36

4.8.3. Diso optio borrable . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.8.4. Diso Video Digital -DVD . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

4.9. Cinta magnetia . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 37

5. Periferios 37

5.1. Videoterminales . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.1.1. Tubos de Rayos Catodios -TRC . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.1.2. Pantallas planas o LCD -presentaion de ristal lquido . . . . . . . . . . . 38

5.1.3. Clasiaion de una Videoterminal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 38

5.1.4. Prinipales parametros que araterizan a una pantalla . . . . . . . . . . . 39

5.2. Impresoras . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.2.1. Impresoras de arateres . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.2.2. Impresoras de lnea . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.2.3. Impresora de pagina . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.2.4. Meanismo de impresion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 39

5.3. Modem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 40

2

Indie de guras

1. Arquitetura propuesta 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 6




5. Arquitetura propuesta por Von Neumann . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7

6. AND, OR y NOT . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11

7. NAND y NOR . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12

8. Sumador . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13

9. Biestable S-R . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 14

10. Biestable S-R sinronio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

11. Biestable D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

12. Biestable J-K . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15

13. Registro paralelo . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16

14. Registro de desplazamiento . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

15. Contador asnrono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17

16. Estrutura interna de la CPU . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 18

17. Unidad de Control . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20

18. Cilo de instru

ion basio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

19. Estados del ilo de instru

ion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 21

20. Cilo de instru

ion on interrupiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22

21. Estados del ilo de instru

ion on interrupiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 23

22. Jerarqua de memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29

23. Celda de memoria . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

24. Organizaion 2D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31

25. Organizaion 2 y 1/2D o 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32

26. Bus de altas prestaiones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34

1. Unidad 1: Computadoras digitales

1.1. Coneptos introdutorios

Una omputadora es una maquina digital y sinronia, on ierta apaidad de alulo numerio

y logio, ontrolada por un programa almaenado y on posibilidad de omuniaion on el mundo

exterior.

Digital porque las se~nales eletrias que se manejan y la informaion que se proesa se

presenta por medio de valores binarios.

Sinronia porque las operaiones se realizan a orde a un reloj entral que da pulsos de

sinronismo a todos los elementos de la omputadora, es deir, todas las operaiones se

realizan en instantes de tiempo predenidos y oordinados.

Calulo numerio y logio simples (suma, disyunion, onjunion, omparaiones) a traves

de la ALU (Unidad Aritmetio Logia).

Controlada por un programa porque se tienen ordenes o instru

iones almaenadas que la

omputadora puede leer, interpretar y ejeutar ordenadamente.

Comuniaion on el mundo real (analogio) a traves de dispositivos periferios.

1.2. Clasiaion de las omputadoras

Desehables : generalmente hips individuales, tarjetas de feliitaion por ejemplo.

Inorporadas : en telefonos, televisores, juguetes, miroondas, et. Contienen un proesador,

poa memoria y ierta apaidad de E/S, todo en un solo hip.

3

De juegos : normales on apaidades graas espeiales pero software limitado y sin ninguna

extensibilidad. Contienen un proesador, unos uantos Mb de memoria, algun tipo de display

entre otras osas.

Personales : inluidas los modelos de esritotio y portatiles. Inluyen varios Mb de memoria,

un diso duro, unid de CD-ROM, modem, et. Cuentan on Sistemas Operativos omplejos,

muhas opiones de expansion y enorme surtido de software.

Servidores : se utilizan omo servidores de red on onguraiones de uno o mas proesadores,

muhos Gb de memoria y de diso y apaidad de trabajo en red de alta veloidad.

Mainframes(maroomputadoras): llenan una habitaion. Suelen tener mayor apaidad de

E/S y estan equipadas on grandes \granjas" de disos que llega Tb de datos o mas. Extre-

madamente ostosas.

Superomputadoras : CPU (Unidad Central de Proesamiento) inonebiblemente rapidas,

muhos Gb de memoria y sus disos y redes muy rapidas. Se emplean para resolver problemas

de muhos alulos en ienia e ingeniera, omo simular el hoque de galaxias.

1.3. Evoluion historia de las omputadoras

Generaion ero (omputadoras meanias):

1642 Blaise Pasal fue el primero que ontruyo una maquina aluladora, totalmente

meania, on engranajes y se impulsaba on una manivela operada a mano. Solo sumaba

y restaba.

1672 Leibniz onstruyo otra maquina meania que tambien multipliaba y divida.

150 a~nos mas tarde Charles Babbage onstruyo la maquina de diferenias, la ual

poda sumar y restar, ejeutaba un solo algoritmo -metodo de diferenias nitas em-

pleando polinomios-. Tena un metodo de salida, perforaba los resultados en una plaa

de obre.

Tambien la maquina analtia que tena 4 omponentes: almaen (memoria), el molino

(unidad de omputo), la se

ion de entrada (letor de tarjetas perforadas) y la se

ion

de salida (perforadas e impresas). Era programable y Ada Lovelae le ayudo a produir

el software. Se onsidera a Babbage el padre de la omputadora digital moderna por sus

onstru

iones.

1944 Aiken onstruyo la omputadora de proposito general que Babbage no ulmino o-

noida omo Mark I y Mark II, disponan de entreda y salida mediante una inta de papel

perforada.

La primera generaion (tubos de vao 1945-1955):

Maquinas muy grandes, ostosas y de difil operaion.

Colossus (1943) fue la primera omputadora digital del mundo impulsada por la

segunda guerra mundial para deodiar mensajes de los alemanes.

Enia (1946) primera omputadora eletronia de proposito general. Pesaba 30 to-

neladas, ontena 18000 tubos de vao, se programaba manualmente por medio de

onmutadores y ables.

IAS (1952) onstruda por John Von Neumann, quien vio que el programa poda

representarse en forma digital en la memoria de la omputadora junto on los datos,

tambien que la aritmetia deimal poda ser sustituida por una binaria y desribio un

dise~no basio que se onoe omo \la maquina de Von Neumann" (se

ion 1.4), base de

todas las omputadoras digitales atuales.

Univa (1947) primera omputadora omerial de exito.

4

Segunda generaion (transistores 1955-1965):

Inventado en 1948, muho mas peque~no, mas barato y disipa menos alor que un tubo de

vao. Dio lugar a omputadoras mas peque~nas, onables y eonomias que las anteriores.

En esta epoa tambien se produjeron adelantos en:

ALU y UC (Unidad de Control) mas omplejas;

lenguajes de programaion de alto nivel;

apariion del bus, onjunto de alambres en paralelo que oneta los omponentes de una

omputadora.

Terera generaion (iruitos integrados 1965-1980):

El iruito integrado permitio oloar deenas de transistores en un solo hip. Lo ual permi-

tio omputadoras aun mas peque~nas, mas rapidas y menos ostosas que las transistorizadas.

En estos tiempos nae la idea de \familia de omputadoras", en la ual un onjunto de

maquinas responda a los siguientes puntos:

onjunto de instru

iones similares o identias;

SO tambien similares o identios;

veloidad reiente;

numero reiente de puertos de E/S;

memoria reiente;

osto reiente.

Adelantos de la epoa:

multiprogramaion (varios programas en la memoria);

estrutura de bus.

Cuarta generaion (integraion a gran esala 1980 en adelante):

Fue posible oloar primero deenas de miles, luego entenares de miles y por ultimo millones

de transistores en un solo hip.

Componentes mas peque~nas y rapidas. Apariion de las omputadoras personales, para pro-

esamiento de texto, hojas de alulo entre otras apliaiones interativas.

Adelantos en:

SO: MS-DOS, Windows;

memoria: apariion de la memoria semiondutora dejando de lado los nuleos magneti-

os.

1.4. Arquitetura Von Neumann: sus elementos

Seuenia de esquemas del avane arquitetonio de las omputadoras hasta la propuesta por

Von Neumann:

\Memoria prinipal" dividida en \Memoria de instru

iones", donde residen las ordenes que

la omputadora debe interpretar y ejeutar, y \Memoria de datos", donde se almaena la

informaion on la ual realizara los proesos la omputadora que sean neesarios para la

resoluion de un problema.

\IN/OUT" representa los dispositivos que permiten la omuniaion on el mundo.

\Bus de omuniaion" permite el paso de informaion de dire

iones, datos y ontrol.

5

Figura 1: Arquitetura propuesta 1


UE UAL US

UC

MD


UE UAL US

UC

MD

UE

datos

instrucciones

6


UE UAL US

UC

MD

datos

MI

Figura 5: Arquitetura propuesta por Von Neumann

MI

MD

UC

UAL

IN

OUT

Bus de comunicacin

MemoriaPrincipal

Unidad Centralde

Pocesamiento

7

La \Unidad de ontrol" ejeuta las instru

iones y genera se~nales de ontrol.

La \Unidad aritmetio-logia" realiza operaiones elementales omo suma, resta, onjunion,

disyunion, omparaiones.

La ombinaion de los anteriores dos forman la \Unidad entral de proesamiento" que en

las omputadoras personales esta representada por el miroproesador (486, 586, Pentiun,

AMD, et).

1.5. Parametros araterstios de las omputadoras

Anho de palabra: expresa el numero de bits que maneja en paralelo la omputadora.

Mientras mayor sea el anho de palabra mayor sera su potenia de alulo.

Memoria RAM: el tama~no de la memoria prinipal.

Memoria auxiliar: el tama~no de los periferios de almaenamiento de los que se disponen.

Mips (millones de instru

iones por segundo): veloidad de ejeuion de las instru

iones de

maquina. No es exato ya que depende del tipo de instru

iones que se ejeuten.

Mops (millones de operaiones en punto otante por segundo): expresa la potenia de

alulo iento de ua omputadora.

1.6. Deniion de hardware, software y rmware

Hardware: reere a los objetos tangibles de una omputadora (iruitos integrados, ables,

memorias, et), no ideas abstratas, algoritmos o instru

iones.

Software: onsta de algoritmos (instru

iones detalladas que indian omo haer algo) y

sus representaiones en la omputadora: los programas. La esenia del software es la serie de

instru

iones que forman los programas, no los medios fsios en los que se registran.

Firmware: rutinas de software almaenadas en memoria de solo letura (ROM), omo por

ejemplo rutinas de iniio de las omputadoras y las insru

iones de E/S en bajo nivel.

2. La informaion en una omputadora

2.1. Tama~nos privilegiados

Vinulados on la forma de almaenamiento y manipulaion de informaion de las omputado-

ras.

Bit: unidad basia de memoria, un dgito binario, la unidad mas simple.

Byte: onjunto de 8 bits.

Palabra: bytes agrupados en palabras. Es la unidad natural de organizaion de la memoria.

El tama~no de la misma suele oinidir on el numero de bits utilizados para representar

numeros y on la longitud de las instru

iones, existen exepiones.

2.2. Representaiones numerias

2.2.1. Numeros enteros

Modulo y signo:

el bit de mas a la izquierda representa el signo (0=positivo,1=negativo), el resto (modulo) el

valor.

Rango de representaion ! [2

n1

+ 1; 2

n1

1 on dos representaiones del ero (una

positiva y una negativa).

8

Sin signo:

todos los bit representan el valor.

Rango ! [0; 2

n

1

Complemento a 1:

idemmodulo y signo pero para obtener el negativo de un numero se omplementan los bits

de su representaion positiva.

Rango ! [2

n1

+ 1; 2

n1

1 tambien on dos representaiones del ero.

Complemento a 2:

signo ! bit de mas a la izquierda.

El negativo se obtiene:

1. se omplementan todos sus bits;

2. se suma 1.

Rango ! [2

n1

; 2

n1

1

Exeso a 2

n1

:

al numero a representar se le suma el exeso 2

n1

.

Rango ! [2

n1

; 2

n1

1

2.2.2. Punto otante

Surgen de la neesidad de representar numeros reales y enteros on un rango de representaion

mayor que la representaion de punto jo. Se tiene omo ontra una disminuion en la presiion

de los numeros representados.

numero = mantisa base

exponente

Normalizaion: una mantisa uyo dgito de la izquierda no es ero es un numero normalizado.

Son preferibles porque existe una unia manera de representarlo.

Error de la representaion: dado que no siempre podemos representar exatamente el numeros

que queremos denimos:

error absoluto ! EA(x) = jx

0

xj,

donde x

0

es el numero mas proximo a x.

error relativo ! ER(x) = EA(x)=x

Representaion estandar IEEE 754: se desarrollo para failitar la portabilidad de los pro-

gramas de un proesador a otro y para alentar el desarrollo de programas numerios sostiados.

Ampliamente adoptado y se utiliza en todos los proesadores y oproesadores aritmetios.

Base implita: 2

Se dene el formato simple de 32 bits y el doble de 64 bits, on exponente de 8 y 11 bits

respetivamente. Para ambos existe ademas los formatos ampliados (uya forma depende del pro-

esador); esta ampliaion inluye bits adiionales en el exponente (rango ampliado o extendido) y

en la mantisa (preision ampliada). Estos reduen la posibilidad de que el resultado nal se vea

deteoriorado por un error exesivo de redondeo, entre otros.

Existen ombinaiones tambien que representan valores espeiales.

Clases de numeros:

exponente entre 1 y 254 (simple) y 2046 (doble) ! numero en oma otante normalizados

0. Con bit on valor 1 de la izquierda de la oma binaria implito y exponente sesgado.

9

exponente 0 junto on fra

ion 0 ! 0 (positivo y negativo).

exponente on todos 1 junto on fra

ion 0 ! +=1.

exponente 0, fra

ion 0 ! numero desnormalizado.

exponente on todos unos, fra

ion 0 ! NaN (not a number), se~nala ondiion de

exepion.

Sesgo: valor jo, se resta para onseguir el valor verdadero. Normalmente el sesgo es 2

k1

1,

donde k es el numero de bits.

NaN indiadores y sileniosos:

Indiador: se~nala una ondiion de operaion no valida siempre que aparee omo operando

(variables no iniializadas entre otras).

Silenioso:

sumas y restas de innitos opuestos;

0 1;

0=0 o 1=1;

et.

2.3. Representaiones alfanumerias

Una omputadora trabaja internamente on un onjunto de arateres que permiten manejar

datos, informaion, instru

iones, ordenes de ontrol, et. Existen arateres:

alfabetios;

numerios del 0 al 9;

espeiales;

de ontrol.

Cada arater se maneja por medio de un onjunto de 8 bits mediante un sistema de odiaion

binario (odigo de arateres).

2.3.1. Algunas odiaiones

El primer odigo utilizado de 6 bits ! 2

6

= 64 arateres fue el FIELDATA en el ual se

odiaban:

26 letras mayusulas;

10 ifras;

28 espeiales.

Con el naimiento de los lenguajes de programaion de alto nivel omenzaron a utilizarse

odigos de 7 bits, agregando a los de 6 bits las letras minusulas y arateres uyos signiado son

ordenes de ntrol entre periferios, por ejemplo el ASCII (AMerian Standar Cde for Information

Interhange).

Hoy los odigos son de 8 bits, EBCDIC (Extended Binary Coded Deimal Interhange Code)

y el ASCII extendido.

10

2.4.

Algebra de Boole

La iruitera digital en omputadores digitales se dise~na y se analiza on el uso de la disiplina

matematia \

Algebra de Boole" (nombre en honor al matematio ingles George Boole que dio los

prinipios basios de esta algebra):

variables pueden tomar el valor 1 o 0.

operaiones logias basias:

AND () ! al menos un 0 ! resultado 0.

OR (+) ! al menos un 1 ! resultado 1.

NOT () ! invierte valor !

1 = 0 y

0 = 1.

operaiones extras:

XOR ! x XOR 1 = x y x XOR 0 = x.

NAND ! AND negado.

NOR ! OR negado.

postulados basios:

A B = B A A+ B = B +A onmutatividad

A (B + C) = (A B) + (A C) A+ (B C) = (A+B) (A+ C) ley distributiva

1 A = A 0 +A = A elemento neutro

A

A = 0 A+

A = 1 elemento omplementario

otros postulados:

A A = A A+A = A

A (B C) (A B) C ley asoiativa

A B =

A+

B A+B =

A

B teorema de De Morgan

2.5. Puertas logias

El bloque fundamental de onstru

ion de todos los iruitos logios digitales son las puertas.

Las funiones logias se implementan interonetando puertas.

Figura 6: AND, OR y NOT

Conjunto de puertas funionalmente ompletas (ualquier funion booleana se puede imple-

mentar usando solo las del onjunto):

AND,OR,NOT

AND,NOT ! ya que A+B =

A

B

OR,NOT ! ya que AB =

A+

B

NAND:

11

Figura 7: NAND y NOR

NOT ! AA =

A

AND ! (AB)(AB) = AB

OR ! (AA)(BB) = A+B

NOR:

NOT ! A+A =

A

AND ! (A+A) + (B +B) = AB

OR ! (A+ B) + (A+B) = A+B

2.6. Ciruitos logios ombinaionales

Es un onjunto de puertas interonetadas uya salida es funion solamente de la entrada en

un momento dado (onsiste de n entradas y m salidas).

PUede denirse de 3 formas:

tabla de verdad: para ada una de las 2

n

ombinaiones de las n entradas, se enumera el

valor binario de ada una de las n salidas.

smbolo grao: desribe la organizaion de las interonexiones entre puertas.

euaiones booleanas: ada salida se expresa omo una funion booleana de entrada.

2.6.1. Implementaion de las funiones booleanas

SOP (sum of produts, suma de produtos)

POS (produt of sums, produto de sumas)

Luego generalmente es posible obtener una funion booleana mas senila (onveniente ya que

se neesitan menos puertas para implementar la funion) por medio de simpliaiones. Para ello

ontamos on metodos, nombramos algunos:

simpliaion algebraia: apliaion de identidades que reduen la funion.

mapas de Karnaugh.

metodo de Quine-MKlusky.

2.7. Sumadores

2.7.1. Tabla de verdad

2.7.2. Euaion booleana

Suma = ABC +

AB

C +ABC +ABC

Carry = AB +AC +BC

12

Cuadro 1: Tabla de verdad: suma binaria

Suma de un bit aislado Suma on aarreo de entrada

A B Suma Aarreo C

in

A B Suma C

out

0 0 0 0 0 0 0 0 0

0 1 1 0 0 0 1 1 0

1 0 1 0 0 1 0 1 0

1 1 0 1 0 1 1 0 1

1 0 0 1 0

1 0 1 0 1

1 1 0 0 1

1 1 1 1 1

Figura 8: Sumador

2.7.3. Graa de un sumador usando puertas AND, OR, NOT

Como la salida de ada sumador depende del sumador previo, hay un retardo que ree del

bit menos signiativo al mas. Cada sumador de un bit experimenta una antidad del retardo de

puerta, el ual se aumula entones para sumadores grandes el retardo aumulado se hae muy

alto.

Por medio de un proedimiento \aarreo antiipado", los valores de aarreo se determinan sin

pasar por todas las etapas previas.

2.8. El fator tiempo: Ciruitos logios seueniales

Los iruitos ombinaionales, exepto para la ROM, no proporionan memoria o informaion

de estado, algo esenial para una omputadora. Para esto se usan los iruitos seueniales. Donde

la salida atual depende no solo de la entrada atual, sino tambien de la historia pasada de las

entradas. Se puede deir tambien que la salida atual depende de la entrada atual y del estado

atual del iruito. Se implementan on iruitos ombinaionales.

13

2.8.1. Biestables

El mas senillo. Existen varios que enumeraremos.

Propiedades:

dispositivo on dos estados. Esta en un estado en ausenia de entrada.

tiene dos salidas, siempre omplementarias (Q y

Q)

Biestables:

S-R:

Tiene dos entradas (Set y Reset) y dos salidas (Q y

Q), y onsiste de dos NOR onetadas

por realimentaion.

Las entradas S y R sirven para esribir los valores 1 y 0 en la memoria. Las entradas S=R=1

no estan permitidas ya que produiran una salida inonsistente Q =

Q = 0.

Cuadro 2: Tabla araterstia

entrada entrada estado

atual atual siguiente

S R Q

n

Q

n+1

0 0 0 0

0 0 1 1

0 1 0 0

0 1 1 0

1 0 0 1

1 0 1 1

1 1 0 -

1 1 1 -

Cuadro 3: Tabla araterstia simpliada

S R Q

n+1

0 0 Q

n

0 1 0

1 0 1

1 1 -

Figura 9: Biestable S-R

S-R sinrono:

Las entradas S y R se aplian a las entradas de las puertas NOR solo durante el pulso de

reloj.

D:

Resuelve la ambiguedad del S-R (uando S=R=1).

Este solo tiene una entrada D. Siendo la

entrada a la puerta AND inferior el omplemento de la superior.

14

Figura 10: Biestable S-R sinronio

Cuando D=1 y reloj=1 ! Q = 1

Cuando D=0 y reloj=1 ! Q = 0

Cuando reloj=1 ! Q

n

(valor atual)

Figura 11: Biestable D

J-K:

Tiene tambien 2 entradas omo el S-R pero todas las ombinaiones son validas.

Sin entrada ! salida estable

J ! puesta a 1

K ! puesta a 0

J y K ! invierte valor

Figura 12: Biestable J-K

2.8.2. Registros

Es un iruito digital usado en la CPU para almaenar uno o mas bits de datos.

Se usan dos tipos basios e registros:

15

J K Q

n+1

0 0 Q

n

0 1 0

1 0 1

1 1

Q

n

Paralelos:

Consiste en un onjunto de memorias de un bit que se pueden leer o esribir simultaneamente.

Se usa para almaenar datos.

Compuestos por biestables S-R. Una se~nal de ontrol (validaion de dato de entrada) que

ontrola la esritura en los registros de los valores. La salida tambien se ontrola de una

manera similar. Como extra, hay disponible una lnea de puesta a 0 (reset).

Figura 13: Registro paralelo

De desplazamiento:

Aepta y/o transere informaion va serie. Los datos se introduen a traves del biestable que

esta mas a la izquierda/dereha. Con ada pulso de reloj, los datos se desplazan una posiion

y el bit del ultimo biestable se transere fuera. Se pueden usar omo interfaz de dispositivos

serie de E/S, en la ALU para realizar desplazamientos logios y funiones de rotaion.

2.8.3. Contadores

Es un registro uyo valor se puede inrementar failmente en 1 modulo la apaidad de ese

registro. Uno heho on n biestables puede ontar hasta 2

n1

, luego se pone a ero. Un ejemplo es

el ontador de programa \PC".

Pueden ser:

Contador asinronio o de onda:

El ambio por inrementar el ontador empieza en un extremo y se transere omo una onda

hasta el otro extremo.

16

Figura 14: Registro de desplazamiento

Se inrementa on ada pulso de reloj. Las entradas de ada biestable se mentienen a 1

onstante.

Figura 15: Contador asnrono

Contador sinronio:

El asinronio tiene la desventaja del retardo por el ambio de valor, proporional al tama~no

del ontador. Cosa que en el sinronio no suede ya que todos los biestables ambian al

mismo tiempo

3. Unidad Central de Proesamiento

Es el erebro de la omputadora.

Su funion es ejeutar programas almaenados en la memoria prinipal, es deir, busando sus

instru

iones y exminandolas para despues ejeutarlas una tras otra.

Se ompone de varias partes:

17

Unidad de Control:

busa instru

iones en la memoria prinipal y determina su tipo.

ALU:

realiza operaiones (suma, onjunion, et) neesarias para ejeutar las instru

iones.

Memoria -registros:

almaena resultados temporales e informaion de ontrol.

Figura 16: Estrutura interna de la CPU

3.1. Unidad Aritmetio Logia

Realiza las operaiones aritmetias y logias. Los datos se presentan a ella en registros y por

medio de ellos tambien salen los resultados, tambien ativa ags omo resultado de operaiones.

Es gobernada a traves de se~nales de la unidad de ontrol.

3.2. Organizaion de los registros

Existen de dos tipos:

visibles para el usuario:

pueden ser manipulados por un programador.

Clasiaion:

18

uso general: pueden ser asignados para diversas funiones.

datos: ontener datos.

dire

iones: punteros de segmento, registros ndie, puntero de pila.

odigos de ondiion: ags -bits jados por el hardware omo resultado de operaiones.

de ontrol y estado:

utilizados por la unidad de ontrol para ontrolar el funionamiento de la CPU, y por pro-

gramas del SO para ontrolar la ejeuion de programas.

Hay uatro eseniales para la ejeuion de una instru

ion:

ontador de programa -PC: ontiene la dire

ion de la instru

ion a aptar.

Registro de instruion -IR: la instru

ion aptada mas reientemente.

Registro de dire

ion de memoria -MAR: la dire

ion de una posiion de memoria.

Registro intermedio de memoria -MBR: los datos a esribir/leidos de memoria.

Tambien existe un onjunto de registros, \palabra de estado del programa" -PSW:

signo

ero

aarreo

igual

desbordamiento

interrupiones habilitadas/inhabilitadas

supervisor

3.2.1. Tama~no y antidad

>Que onviene?

>Usar registros de uso general o espeializados?

Afeta al dise~no del repertorio de instru

iones. Con el uso de espeializados queda implito

en el CODOP (odigo de operaion) que tipo de registro usar, lo ual ahorra bits. Por otro

lado, limita la exibilidad del programador.

Cantidad de registros de uso general, datos y dire

iones:

Mas registros requieren mas bits para el ampo de operando. Poos registros produen mas

referenias a memoria. Paree optimo entre 8 y 32 registros, mas no reduen notablemente

las referenias a memoria.

Longitud de los registros:

Los que ontienen dire

iones deben ser lo suiente grandes para tomar la dire

ion mas

grande. Los de datos deben ser apaes de ontener valores de todos los tipos de datos.

3.3. Unidad de Control

Controla el funionamiento de la CPU y de la omputadora.

Modelo general de la UC:

Entradas:

reloj: mantiene la hora exata, hae que se ejeute una/s mirooperaion/es en ada

pulso de reloj.

19

Figura 17: Unidad de Control

LgicaSecuencial

Registros ydecodificadores de la UC

Memoria deControl

Unidad de Control

Registro de instru

ion -IR: el CODOP de la instru

ion determina las miroope-

raiones ha realizar.

Indiadores -ags: determinan el estado de la CPU y el resultado de operaiones.

se~nales de ontrol del bus de ontrol: se~nales de interrupion, reonoimiento, et.

Salidas:

se~nales de ontrol internas al proesador:

de transferenia de datos entre registros;

ativan funiones de la ALU.

se~nales de ontrol haia el bus de ontrol:

de ontrol de la memoria;

de ontrol de los modulos E/S.

3.4. Miroproesadores

Chip que ontiene todos los omponentes de la CPU en el mismo. Tipo de iruito sumamente

integrado (iruito eletronio omplejos formados por omponentes extremadamente peque~nos

inluidos en una unia pieza plana de material semiondutor).

3.5. Cilo de instru

ion

Es el proesamiento que requiere una instru

ion

3.5.1. Captaion y ejeuion

Se apta una instru

ion de memoria utilizando el PC;

Inrementa el PC salvo se indique otra osa;

Instru

ion aptada se almaena en el IR;

CPU interpreta el CODOP de la instru

ion y la ejeuta.

20

Figura 18: Cilo de instru

ion basio

Figura 19: Estados del ilo de instru

ion

21

3.5.2. Estados del ilo de instru

ion

Calulo de la dire

ion de la instru

ion: determina la dire

ion de la siguiente intru-

ion a ejeutar.

Captaion de instru

ion: la CPU lee la instru

ion desde su posiion en la memoria.

Deodiaion de la operaion indiada en la instru

ion: analiza la instru

ion para

determinar el tipo de operaion y el/los operando/s a usar.

Calulo de la dire

ion del operando: si se neesita de memoria o E/S, determina la

dire

ion del mismo.

Captaion de operando: desde memoria o E/S.

Operaion on los datos: realiza la operaion indiada en la instru

ion.

Almaenamiento de operando: esribe el resultado en memoria o en la E/S.

3.5.3. Interrupiones

Proporionan una forma de mejorar la eienia del proesador. Son ambios en el ujo de

ontrol no ausados por el programa en ejeuion. Detiene el programa en ejeuion y transere el

ontrol a un manejador de interrupiones.

3.5.4. Las interrupiones y el ilo de instru

ion

Para permitir el uso de interrupiones se a~nade un \ilo de interrupion" al ilo de instru

ion.

En el ual el proesador omprueba si se ha generado alguna interrupion, indiada por la presenia

de una se~nal.

Figura 20: Cilo de instru

ion on interrupiones

Si no hay Interrupiones ! el proesador ontinua on el ilo de aptaion

Si hay:

suspende la eje

ion del programa en urso y guarda su ontexto.

arga el PC on las dire

ion de omienzo de la rutina de gestion de interrupion.

prosigue on el ilo de aptaion on la primera instru

ion del programa de gestion de

interrupiones.

22

Figura 21: Estados del ilo de instru

ion on interrupiones

3.6. Repertorio de instru

iones

El funionamiento de la CPU esta determinado por las instru

iones que ejeuta (instru

ion

maquina o de la omputadora). Al onjunto de instru

iones distintas se lo onoe omo repertorio

de instru

iones.

3.6.1. Elementos de una instru

ion maquina

Codigo de operaioon: odigo binario (CODOP);

Referenia a operandos fuente: la operaion puede impliar operandos;

Referenia a operando resultados: la operaion puede produir un resultado;

Referenia a la siguiente instru

ion: die a la CPU de donde aptar la siguiente ins-

tru

ion.

Operandos fuente pueden estar en:

Memoria prinipal o virtual: debe indiarse la dire

ion del mismo.

Registros de la CPU: pueden ser refereniados por instru

iones maquinas. Si solo hay uno,

puede ser implito; de lo ontrario tendran asignado un numero unio y la instru

ion debe

ontenerlo.

Dispositivo de E/S: debe espeiar el modulo y dispositivo. En aso de E/S asignadas en

memoria, se dara otra dire

ion de memoria prinipal o virtual.

3.6.2. Representaion de las instru

iones

Cada instru

ion se representa por una seuenia de bits. La ual esta dividida en ampos

orrespondientes a los elementos onstitutivos de la misma.

En la pratia se utiliza representaiones simbolias de las instru

iones maquinas.

Tipos de instru

iones: Un lenguaje maquina expresa las operaiones de una manera elemen-

tal, que implian operaiones de transferenia de datos a/desde registros.

Se pueden lasiar en:

proesamiento de datos;

23

almaenamiento de datos;

transferenia de datos;

ontrol.

Numero de dire

iones:

4 dire

iones:

2 para operandos fuente de operaiones arotmetio-logias,

1 para operando resultado,

1 para la proxima instru

ion a aptar.

3 dire

iones:

2 para operandos fuente,

1 para operando resultado.

2 dire

iones:

2 para operandos fuente de las uales una se usa tambien para el resultado.

1 dire

ion:

una segunda dire

ion debe estar implita.

0 dire

iones:

apliable on una memoria pila.

Menos dire

iones implia:

instru

iones mas primarias ! CPU menos ompleja.

instru

iones mas ortas.

programas mas largos ! mayor tiempo de ejeuion y omplejidad.

Con instru

iones de 1 sola dire

ion, el programador tiene generalmente solo un registro de

uso general, el \aumulador".

En ambio on instru

iones de multiples dire

iones, se dispone de multiples registros, lo ual

implia que las operaiones se realizan solo on registros generando un proesamiento mas veloz.

3.6.3. Tipos de operandos

Instru

iones maquina operan on datos. Categoras mas importantes de datos:

1. dire

iones.

2. numeros: estan limitados en la magnitud de numeros representables y, en el aso de oma

otante, en la preision. Subtipos numerios:

enteros

oma otante

deimal (deimal empaquetado)

3. arateres: se han ideado diversos odigos que permiten representar arateres on bits,

algunos ejemplos:

ASCII:

ada arater es representado por un patron de 7 bits (se trasmiten usando 8);

24

el otavo bit se ja en 0 o se utiliza omo bit de paridad para detetar errores.

EBCDIC:

ogigo de 8 bits empleado en las IBM S/370.

4. datos logios: a vees es util onsiderar una unidad de n bits omo n elementos de 1 bit-

logios.

3.6.4. Tipos de operaiones

Clasiaion:

1. Transferenia de datos:

La instru

ion debe espeiar:

posiion de los operandos fuente y destino;

longitud de los datos;

modo de dire

ionamiento para ada operando.

2. Aritmetias:

operaiones basias (suma, resta, multipliaion y divison).

Operaiones de un solo operando (valor absoluto, negaion, inrementar, derementar).

Una instru

ion aritmetia puede impliar operaiones de transferenia de datos para llevar

a la ALU los operandos.

3. Logias:

manipulan bits individualmente dentro de una palabra o unidad dire

ionable (not, and, or,

xor, igual).

Funiones de desplazamiento y rotaion:

desplazamiento (a izquierda o a dereha): el bit saliente se pierde y se introdue un 0.

desplazamiento aritemetio: trata el dato omo entero on signo, no desplaza el bit de

signo.

rotaion:

preserva todos los bits que se operan.

4. Conversion:

ambian el formato u operan sobre el formato de los datos.

5. De E/S:

programadas aisladas:

los puertos E/S son a

esibles mediante una orden espea.

programadas asignadas en memoria:

existe un espaio de dire

iones para las posiiones de memoria y los dispositivos de

E/S. Se utilizan las mismas instru

iones maquina para a

eder a memoria.

6. Control del sistema:

instru

iones privilegiadas que pueden ejeutarse solo en modo supervisor. Normalmente

reservadas para que las use el sistema operativo. Ej: modiar un registro de ontrol.

7. Control de ujo:

Se pueden enontrar:

a) bifuraion - de salto:

tiene la dire

ion de la siguiente instru

ion a ejeutar omo operando. Las mas omunes

\salto ondiional".

b) salto implito:

inluye una dire

ion de manera implita (normalmente se salta 1 instru

ion).

25

) llamada a proemiento:

se requieran dos instru

iones basias: de llamada, que produe una bifuraion al pro-

edimiento, y una de retorno, al lugar desde el que se llamo.

La dire

ion de retorno y parametros pueden ir a:

un registro;

al prinipio del proedimiento;

a una pila.

3.6.5. Modos de dire

ionamiento y formatos

Como espeiar los operandos y las operaiones de las instru

iones.

La unidad de ontrol determina el modo de dire

ionamiento que se emplea mediante CODOP's

diferentes y/o 1 o mas bits del formato de instru

iones omo ampo de modo.

La dire

ion efetiva sin memoria virtual es una dire

ion de memoria prinipal o un registro;

on memoria virtual sera una dire

ion virtual o un registro, la dire

ion efetiva dependera del

meanismo de paginaion y no es visible al programador.

Inmediato:

el operando esta en la instru

ion. Usado generalmente para denir y utilizar onstantes,

iniializar variables.

ventaja: no requiere referenia a memoria.

desventaja: tama~no del numero restringido al tama~no del ampo de dire

ion de la palabra.

Direto:

el ampo de dire

ion ontiene la dire

ion efetiva del operando.

ventaja: solo una referenia a memoria, no neesita alulo espeial.

desventaja: proporiona un espaio de dire

iones restringido.

Indireto:

el ampo de dire

ion referenia a la dire

ion de una palabra de memoria que ontiene la

dire


ventaja: espaio de dire

iones amplio.

desventaja: requiere dos referenias a memoria para aptar el operando.

variante: dire

ionamiento multinivel o en asada

Por registros:

el ampo de dire

iones referenia a un registro que ontiene el operando.

ventaja: ampo de dire

ion peque~no en la instru

ion y no se requiere referenia a memoria.

desventaja: espaio de dire

ionamiento muy limitado

Indireto on registro:

el ampo de dire

iones referenia a un registro que ontiene la dire


ventaja: espaio de dire

ionamiento amplio y emplea una referenia a memoria menos que

el indireto.

Con desplazamiento:

se requieren de dos ampos de dire

iones, uno ontiene el valor direto a una dire

ion de

memoria, y el otro reere a un registro uyo ontenido se suma a la dire

ion anterior para

generar la dire


Existen:

relativo al PC:

donde el registro refereniado es el PC.

on registro base:

donde el registro ontiene la dire

ion de memoria, y el ampo de dire

ion el desplaza-

miento.

indexado:

el ampo de dire

ion ontiene la dire

ion de memoria prinipal y el registro el despla-

zamiento.

26

De pila:

las instru

iones maquina no inluyen referenia a memoria, operan implitamente on la

abeera de la pila.

3.6.6. Formato de instru

iones

Dene la desripion en bits de una instru

ion en terminos de las distintas partes que la

omponen.

Debe inluir un odigo de operaion (CODOP) e implita o explitamente, ninguno o algunos

operandos. Cada operando se referenia on uno de los modos de dire

ionamiento, on lo ual el

formato debe, implita o explitamente, indiar el modo de dire

ionamiento para ada operando.

3.6.7. Longitud de una instru

ion

Afeta y se ve afetada por el tama~no de memoria, su organizaion, el bus, la CPU y la veloidad

de la CPU.

El programador desea mas CODOP's, mas operandos, mas modos de dire

ionamiento y mayor

rango de dire

iones.

Mas CODOP's y operandos implia redatar programas mas ortos, mas modos de dire

io-

namiento implia obtener mas exibilidad y mas memoria prinipal implia dire

ionar rangos de

memoria grandes.

Todo lo anterior nombrado reeja en una instru

ion el uso de mas bits on lo ual la longitud

se inrementa.

Otra onsideraion a tener en uenta es que el tama~no de la instru

ion sea igual al de las

transferenias a memoria o al menos multiplo sino no onseguiremos un numero entero de instru-

iones durente un ilo de aptaion, ademas siendo el tama~no igual, el pedido de una instru

ion

de memoria no se vuelve un uello de botella.

3.6.8. Asignaion de los bits

Para una longitud de instru

ion dada:

mas odop's implia mas bits en el ampo de odop, lo que implia menos bits de dire

ionamiento.

Fatores que denen los bits de dire

ionamiento:

antidad de modos de dire

ionamiento

numero de operandos

numero de registros

numero de onjunto de registros: al agrupar los registros la manera de refereniar a uno

determina el uso de menos bits ya que el odop determina que onjunto se usa.

rango de dire

iones

granularidad de las dire

iones: para dire

iones que haen referena a memoria, una dire

ion

puede refereniar una palabra o un byte.

3.6.9. Instru

iones de longitud variable

Proporiona un amplio repertorio de odops de longitud variable, un dire

ionamiento mas

exible on varias ombinaiones de referenias a registros y a memoria, as omo de modos de

dire

ionamiento, de manera eiente y ompata.

4. Memoria interna y externa

4.1. Clasiaion segun araterstias laves

Ubiaion:

27

CPU ! registros

Interna ! memoria prinipal

Externa ! dispositivos periferios de almaenamiento

Capaidad:

en terminos de bytes o de palabra, en aso de memoria interna (8, 16 y 32 bits)

Unidad de transferenia:

palabra pero hay asos exepionales

bloques

Metodo de a

eso:

seuenial:

la memoria se organiza en unidades (registros). Para a

eder a uno se debe ir trasladando

desde la posiion atual a la deseada por todos los registros intermedios. Ejemplo: intas

direto:

se a

ede diretamente a una veindad dada de registros o bloques, luego una busqueda

seuenial ontando o esperando hasta alanzar la posiion. Ej: disos

aleatorio -random:

ada posiion dire

ionable tiene un unio meanismo de a

eso. Tiempo de a

eso

onstante e independiente del historial de a

eso. Ej: memoria prinipal y ahe

asoiativa:

de tipo aleatoria donde se hae una omparaion de iertos bits de una palabra busando

oinidenias de valores dados, y esto para todas las palabras simultaneamente. Una

palabra es a

edida basandose en una parte de su ontenido y no de su dire

ion o

posiion.

Prestaiones:

tiempo de a

eso:

en memorias aleatorias ! tiempo en realizarse una letura o esritura.

otro tipo ! tiempo en situar meanismo de letura/esritura en la posiion deseada.

tiempo de ilo de memoria:

se aplia a las memorias aleatorias. Es el tiempo de a

eso y otro tiempo mas que se

requiere hasta que se pueda iniiar un segundo a

eso a memoria.

veloidad de transferenia:

veloidad a la que se pueden transferir datos.

Dispositivo fsio:

semiondutor

soporte magnetio

soporte optio

magnetio-optio

Caraterstias fsias:

volatil/no volatil: volatil! la informaion desaparee uando se desoneta la alimentai on.

borrable/no borrable: no borrable ! no pueden modiarse. Ej: ROM.

Organizaion:

disposiion o estrutura fsia en bits para formar palabras.

28

4.2. Jerarqua de memoria

Existe una relaion entre las tres araterstias lave de osto, apaidad y tiempo de a

eso:

a menor tiempo de a

eso, mayor osto por bit.

a mayor apaidad, menor osto por bit.

a mayor apaidad, mayor tiempo de a

eso.

Es deseable utilizar tenologas de memoria que proporionen gran apaidad. Sin embargo,

hay que satisfaer las prestaiones requeridas, se neesitan memorias ostosas, de apaidad baja

y alta veloidad.

La soluion es ontar on una jerarqua de memorias en ambio de un solo tipo.

Figura 22: Jerarqua de memoria

Cuando se desiende en la jerarqua ourre:

1. disminuye osto por bit

2. aumenta apaidad

3. aumenta tiempo de a

eso

4. disminuye freuenia de a

esos por parte del proesador

De esta manera, memorias mas peque~nas, ostosas y rapidas, se omplementan on otras grandes,

eonomias y lentas.

El exito de esta organizaion se debe al ultimo item: disminuion de freuenia del a

eso. El

ual es valido por el prinipio de \loalidad de las referenias". En el que se plantea que durante

el urso de la ejeuion de un programa, las referenias a memoria tienden a estar agrupadas.

Entones, es posible organizar los datos a traves de la jerarqua, de manera que el porentaje

de a

esos a ada nivel mas bajo sea menor que el nivel anterior.

29

4.3. Memorias de semiondutores

Memorias de a

eso aleatorio -RAM:

es posible leer y esribir datos eletriamente.

es volatil, pueden utilizarse solo omo almaenamiento temporal.

1. dinamia:

datos se almaenan omo argas en ondensadores y estos se desagan, requieren refres-

os periodios.

2. estatia:

utilizan onguraiones de puertas (biestables). No neesitan refresos y son mas rapidas

que las dinamias, mas omplejas y aras.

Memorias de solo letura -ROM:

ontienen un patron permanente de datos que no pueden alterarse.

se onstruye omo un hip de iruito integrado, on los datos ableados en la fabriaion,

lo que implia alto osto y no se permiten fallos.

no volatiles.

ROM programable -PROM:

no volatiles.

pueden grabarse solo una vez on posterioridad a la fabriaion y on un equipo espeial

de grabaion.

Memorias de sobre todo letura:

util para apliaiones donde las leturas son mas freuentes que las esrituras.

no volatil.

tres tipos:

1. Memoria de solo letura programable y borrable -EPROM:

se lee/esribe eletriamente.

antes de esribir, se deben borrar todas las eldas mediante exposiion del hip

enapsulado a radiaion ultravioleta.

2. ROM programable y borrable eletriamente -EEPROM:

se puede esribir en ualquier momento y lugar, es dire

ionable.

mas ostosas y menos densas.

3. Memoria ash (por la veloidad on la que se programan):

tenologa de borrado eletrio, mas rapido que las EPROM.

es posible borrar solo bloques de memoria, pero no a nivel de byte.

4.3.1. Organizaion

Elemento basio de una memoria ! la \elda" de memoria.

Cada elda soporta un bit de informaion.

Propiedades de las eldas:

presentan dos estados (representan el 0 y el 1).

puede esribirse en ellas para jar su ontenido.

puede leerse para detetar su estado.

La elda posee tres terminales:

1. de sele

ion: sele

iona la elda para la operaion a realizar.

2. de ontrol: india el tipo de operaion.

3. de letura/esritura: ja el estado de elda o omo salida del estado de la elda.

30

Figura 23: Celda de memoria

4.3.2. Organizaion interna de la memoria

Organizaion 2D

Celdas forman una matriz de 2

n

las y m olumnas, siendo 2

n

el numero de palabras y m

Figura 24: Organizaion 2D

el numero de bits de ada palabra.

Cada la es sele

ionada por la deodiaion de una onguraion diferente de los n bits de

dire

ion.

desventaja: el deodiador (seletor de palabras) ree exponenialmente on el tama~no

de la memoria.

Organizaion 2 1/2D o 3D

Se utlizan dos deodiadores de 2

n=2

operando en oinidenia. Las lneas de dire

ion se

reparten entre los dos deodiadores. Para una onguraion de las lneas de dire

ion se

sele

iona un unio bit de la matriz.

Existen varias matries de eldas basias, tantas omo bits tenga la palabra de memoria,

atuando en paralelo sobre ellas los iruitos de deodiaion:

4.4. >Que es la memoria virtual?

Con el uso de la paginaion, digamos la tatia de dividir el proeso en paginas llevo al desarrollo

de la \memoria virtual".

31

Figura 25: Organizaion 2 y 1/2D o 3D

Para entender la memoria virtual veamos la paginaion por demanda, donde ada pagina de

un proeso se introdue en memoria solo uando se neesita.

Es un derrohe argar todas las paginas de un proeso uando solo se utilizaran unas poas,

arguemos solo las neesarias. Entones si el programa salta a una instru

ion de una pagina que

no esta en memoria prinipal, se produe un fallo de pagina. Lo ual india al sistema operativo

que debe argar la pagina deseada.

ventaja: mas proesos en memoria y eienia ya que las paginas que no se utilizan no sufren

ambios de almaenamiento.

Para el interambio de paginas, existen varios algoritmos omplejos usados por los sistemas ope-

rativos, los uales tratan de evitar la hiperpaginaion (donde el proesador hae mas interambios

de paginas que ejeutar instru

iones de los proesos).

Graias a la paginaion por demanda es posible que un proeso sea mayor que la memoria

prinipal ya que no se arga entero.

Ahora la memoria prinipal es la memoria real, y omo se dispone de memoria mayor (la

disponible en diso), es la que se onoe omo memoria virtual.

Posibilita una multiprogramaion muy efetiva y libera al usuario de las restri

iones de la

memoria prinipal.

4.5. Conexion CPU-Memoria: Bus del Sistema

Bus es un amino de omuniaion entre dos o mas dispositivos; se trata de un medio de

trasmision ompartido, se onetan varios dispositivos.

Esta onstruido por varios aminos de omuniaion o lneas.

Las omputadoras poseen distintos tipos de buses a distintos niveles dentro de la jerarqua del

sistema, al que se onetan los omponentes prinipales (proesador, memoria, E/S) se lo onoe

omo \bus del sistema".

4.5.1. Estrutura del bus

Existen dise~nos de buses muy diversos.

Las lneas se pueden lasiar en tres grupos y estas en grupos se llaman bus:

1. de datos:

onsta de 8, 16 y 32 lneas (anhura del bus) lo ual determina uantos bits se pueden

transferir al mismo tiempo.

2. de dire

iones:

se utilizan para designar la fuente o el destino del dato situado en el bus de datos. Anhura

del bus de dire

ion determina la maxima apaidad de memoria posible, tambien se usan

para dire

ionar los puertos de E/S.

32

3. de ontrol:

Se utilizan para ontrolar el a

eso y el uso de las lneas de datos y de dire

iones ya que

estas son ompartidas por todos los omponentes.

Las se~nales de ontrol transmiten ordenes que espeian las operaiones a realizar e infor-

maion de temporizaion que indian la validez de los datos y las dire

iones.

Lneas de ontrol tpias:

esritura en memoria: el dato en el bus debe esribirse en la posiion dire

ionada.

transferenia reonoida: india que el dato se ha aeptado o se ha situado en el bus.

petiion de bus: india que un modulo neesita el bus.

esion del bus: se ede el ontrol del bus a un modulo que lo soliito.

petiion de interrupion: si hay una interrupion pendiente.

interrupion reonoida: se~nala que la interrupion pendiente se ha aeptado.

reloj: para sinronizar las operaiones.

iniio: pone los modulos onetados en su estado iniial.

4. existen tambien lneas de alimentaion para suministrar energa a los omponentes onetados

4.5.2. Funionamiento

Si un modulo desea enviar un dato a otro:

1. obtener el uso del bus,

2. transferir el dato a traves del bus.

Si se desea pedir un dato a otro:

1. obtener el uso del bus,

2. transferir la petiion al otro modulo on las lneas de ontrol y de dire

ion apropiadas,

3. esperar a que se reiba el dato.

Fsiamente el bus de sistema es un onjunto de lneas de metal grabadas en una tarjeta (tarjeta

de iruito impreso).

4.5.3. Jerarqua de buses

Si se oneta muhos dispositivos al bus, las prestaiones disminuyen.

Entones se utilizan varios buses organizados jerarquiamente.

De esta forma las transferenias de E/S on la memoria prinipal a traves del bus de sistema

no intereren la atividad del proesador.

La interfaz del bus de expansion regula las tranferenias de datos entre el bus del sistema y el

bus de expansion. Esto permite aislar el trao de informaion entre la memoria y el proesador

del trao orrespondiente a las E/S.

Desventaja: trata a todos los dispositivos de E/S por igual uando algunos ofreen prestaiones

ada vez mayores.

El bus de alta veloidad aera al proesador los dispositivos que exigen prestaiones elevadas

y es independiente del proesador.

4.6. Disos magnetios

Es un plato irular onstruido de metal o plastio, ubierto por un material magnetizable. Los

datos se graban en el y despues se reuperan a traves de una bobina (abeza). Durante una letura

o esritura, la abeza permanee quieta mientras el plato rota bajo ella.

Meanismo de esritura: un ampo magnetio produido por el ujo eletrio que atravieza

la bobina se graba en la superie bajo ella.

Meanismo de letura: la orriente eletria que atravieza la bobina produida por un ampo

magnetio que se mueve respeto a la bobina.

33

Figura 26: Bus de altas prestaiones

34

4.6.1. Organizaion y formato de los datos

Los datos se organizan en un onjunto de anillos onentrios en el plato (\pistas") del mismo

anho que la abeza.

Pistas adyaentes separadas por bandas vaas, previene errores debidos a desalineamientos de

la abeza o a interferenias del ampo magnetio.

Se suele almaenar el mismo numero de bits en ada pista, esto implia que la densidad aumenta

segun se avanza de la pista mas externa a la mas interna.

Los datos se transeren en bloques, los uales se almaenan en regiones llamadas \setores",

pueden ser de longitud ja o variable. Para evitar impresiiones los setores adyaentes se separan

on intrapistas vaas.

Existe una forma para identiar las posiiones de los setores (omienzo de la pista, prinipio

y n de ada setor, et); esta se gestiona mediante datos de ontrol extras que son usados solo

por el ontrolador del diso y no a

esibles al usuario.

4.6.2. Caraterstias fsias

Cabeza:

ja: existe una abeza por pista, todas se montan en un brazo rgido.

movil: solo una abeza por ara del plato montada en un brazo movil.

Diso:

no extraible: permanentemente montado en la unidad de diso.

extraible: puede ser quitado y sustituido por otro diso.

Platos:

varios: apilados vertialmente, varios brazos. Platos onstituyen un \paquete de diso".

unio

Meanismo de la abeza:

ontato: usado on los disquetes.

separaion ja: abeza a una distania ja sobre el plato dejando una apa de aire.

separaion aerodinamia (winhester): la abeza esta en el ontorno de una hoja de

metal aerodinamia que reposa sobre la superie del plato uando no se mueve. Con la

presion de aire generada por el giro del diso hae subir la hoja enima de la superie.

4.6.3. Parametros para medir las prestaiones de un diso

Cuando la unidad de diso funiona, el diso rota a una veloidad onstante.

Para leer/esribir la abeza debe posiionarse en la pista deseada y al prinipio del setor

deseado.

En un sistema de abeza movil, el tiempo que tarda en posiionarse en la pista es el \tiempo

de busqueda".

Una vez sele

ionada la pista, se debe esperar hasta que el setor apropiado rote hasta alinearse

on la abeza; este tiempo que pasa se onoe omo \retardo rotaional" o \latenia rotaional".

\tiempo de busqueda"+\retardo rotaional"=\tiempo de a

eso"

Una vez posiionada la abeza, se lleva a abo operaion letura/esritura, esto onlleva un

tiempo de transferenia de datos.

35

4.7. RAID: Conjunto redundante de disos independientes

Consta de 6 niveles independientes, los aules no implian relaion jerarquia sino metodos

diferentes que poseen tres araterstias omunes:

1. RAID es un onjunto de unidades fsias de disos vistas por el sistema operativo omo una,

2. los datos se distribuyen a traves de las unidades fsias del onjunto,

3. apaidad de los disos se usa para almaenar informaion de paridad que garantie la reu-

peraion de los datos en aso de fallo de diso.

La estrategia RAID reemplaza una unidad de diso de gran apaidad por unidades de menor

apaidad y distribuye los datos de forma que se puedan habilitar a

esos simultaneos a los datos

de varias unidades mejorando las prestaiones de E/S.

Ademas de permitir que varias abezas operen simultaneamente, on el inremento de los fallos,

RAID utiliza la informaion de paridad almaenada que permite la reuperaion de datos perdidos.

4.8. Memorias optias

El gran exito del CD posibilito el desarrollo de la tenologa de disos de memoria optia de

bajo osto. Hay una gran variedad de disos optios.

4.8.1. CD-ROM: memoria de diso ompato de solo letura

Tanto el CD de audio omo el CD-ROM omparten una tenologa similar. La prinipal di-

ferenia es que los letores de CD-ROM son mas robustos y tienen dispositivos de orre

ion de

errores.

El diso se forma a traves de una resina, omo el poliarbonato, y se ubre on una superie

altamente reetante (normalmente aluminio). La informaion digital se graba omo una serie de

hoyos mirosopios en la superie reetante. La superie on los hoyos se protege on una apa

nal de laa trasparente.

La informaion se reupera on un laser de baja potenia. El ual pasa a traves de la apa

protetora transparente mientras un motor hae girar el diso sobre el laser. La intensidad de la

luz reejada ambia si se enuentra en un hoyo. Un fotosensor deteta este ambio que se onvierte

en una se~nal digital.

La informaion se empaqueta on densidad uniforme a lo largo del diso en segmentos del mismo

tama~no y se explora a la misma veloidad, rotando el diso a una veloidad variable. Se die que

el laser lee los hoyos a una veloidad lineal onstante (CLV).

Los datos de un CD-ROM se organizan en una seuenia de bloques.

Un bloque onsta de los siguientes ampos:

sinronizaion: identia el prinipio de un bloque.

abeera: ontiene la dire

ion del bloque y el byte modo:

0 ampo de datos en blano.

1 uso de odigo de orre

ion de errores.

2 sin uso de odigo.

datos: datos del usuario.

auxiliar: datos del usuario adiionales en modo 2, sino en modo 1 el odigo de orre

ion.

4.8.2. Worm

Es un CD de una esritura varias leturas.

Para proporionar un a

eso mas rapido, se usa una veloidad angular onstante (CAV) (se

inrementa el espaiado lineal entre bits de informaion mas externos del diso, el diso gira a una

veloidad ja), sariando parte de su apaidad.

Fabriaion: se usa un laser de alta potenia para produir una serie de ampollas en el diso.

As luego un laser de baja potenia puede produir alor suiente para reventar las ampollas

pregrabadas.

36

4.8.3. Diso optio borrable

Se puede esribir y reesribir repetidamente.

Se utiliza un sistema magnetio-optio (la energa de un haz de laser junto on un ampo

magnetio). El haz laser alienta un determinado punto, y un ampo magnetio puede ambiar la

orientaion magnetia (polo) de este punto mientras se eleva su temperatura.

Como el proeso de polarizaion no ausa un ambio fsio en el diso, el proeso se puede

repetir varias vees.

Como los Worm los disos optios borrables usan una veloidad angular onstante.

4.8.4. Diso Video Digital -DVD

LLeva al video a la edad digital. Proporiona pelulas on una alidad de imagen impresionante.

Tiene muha mas apaidad que un CD-ROM.

Comparaion on un CD-ROM:

un DVD estandar almaena 4,7 Gb por apa, y los de doble apa y una ara 8,5 Gb.

utiliza un formato de ompresion onoido omo MPEG para imagenes de alta alidad.

de una apa puede almaenar una pelula de dos horas y media, uno dual una de mas de

uatro horas

4.9. Cinta magnetia

El medio es una inta de plastio exible ubierta por un oxido magnetio, es analoga a una

inta de grabaion domestia.

Se estrutura en un peque~no numero de pistas paralelas. Los primeros sistemas de inta usaban

9 pistas (datos de 1 byte on un bit de paridad); los nuevos usan 18 o 36 pistas.

Los datos se leen y esriben en bloques ontiguos (registros fsios de inta), estos estan sepa-

rados por bandas vaas (bandas inter-registros).

Es un dispositivo de a

eso seuenial. Si la abeza de la inta esta en el registro 1, para leer el

registro n, es neesario leer los registros fsios del 1 al n 1.

Fueron el primer tipo de memoria seundaria.

5. Periferios

Se denominan tanto a las unidades o dispositivos a traves de los uales la omputadora se

omunia on el mundo exterior, omo a los sistemas que almaenan o arhivan la informaion

sirviendo de memoria auxiliar de la prinipal.

La omputadora es una maquina que no tiene sentido si no se puede omuniar on el exterior,

digamos, si areiera de los periferios tales omo:

unidades de entradas: para dar los programas que queremos ejeutar y los datos orrespon-

dientes.

unidades de salida: nos da los resultados de los programas.

unidad de almaenamiento masivo o memoria auxiliar.

Las operaiones de E/S se realizan a traves de una amplia gama de dispositivos.

Un dispositivo externo se oneta a la omputadora mediante un enlae a un modulo de E/S.

El enlae se utiliza para interambiar se~nales de ontrol, estado y datos entre los modulos de E/S

y el dispositivo externo (periferio).

Se pueden lasiar:

hombre-maquina: permite la omuniaion on el usuario de la omputadora (monitor,et).

maquina-maquina: on elementos del equipo (disos magnetios, intas, et).

37

maquina-mundo fsio: on dispositivos remotos (uno hombre-maquina, uno maquina-

maquina, omputadora, et).

La onexion on el modulo de E/S se realiza a traves de se~nales de ontrol, estado y datos.

Los datos se interambian en forma de un onjunto de bits que son enviados/reibidos a/desde

el modulo de E/S.

Las se~nales de ontrol determinan la funion que debe realizar el dispositivo.

Las de estado indian el estado del hip.

5.1. Videoterminales

5.1.1. Tubos de Rayos Catodios -TRC

La imagen se forma al inidir un haz de de eletrones sobre la superie interna de la pantalla

que esta reubierta de un material fosforesente, analogamente a un TV.

Se desplaza el haz de eletrones de izquierda a dereha y de arriba a abajo y, dependiendo

de la intensidad on la que iniden los eletrones en la pantalla as de brillante sera ada punto

de la imagen. La ual, para ser visualizada durante un tiempo debe ser repetida o refresada

periodiamente, al menos 25 vees por segundo. De aqu la denominaion de pantalla de barridos.

5.1.2. Pantallas planas o LCD -presentaion de ristal lquido

Es una tenologa muy ompleja, tiene muhas variaiones y esta ambiando rapidamente.

Los ristales lquidos son moleulas organias visosas que uyen omo un lquido pero tambien

tienen una estrutura espaial omo un ristal.

Cuando todas las moleulas estan alineadas, las propiedades optias del ristal dependen de la

dire

ion y la polarizaion de la luz inidente. Con un ampo es posible modiar la alineaion

moleular y por ende las propiedades optias del ristal.

Una pantalla LCD onsiste en 2 plaas de vidrio paralelas entre las que hay un volumen sellado

que ontiene un ristal lquido. Una luz detras de la plaa trasera ilumina la pantalla desde atras.

Cada plaa tiene onetados eletrodos transparentes.

Estos unidos a ada plaa sirven para rear

ampos eletrios en el ristal lquido. Diferentes partes de la pantalla reiben diferentes voltajes

y on esto se ontrola la imagen que se exhibe. Pegados adelante y atras de la pantalla hay ltros

polarizantes porque la tenologa lo requiere.

5.1.3. Clasiaion de una Videoterminal

Segun apaidad de mostrar olores en:

monitor monoromo: blano y negro, ambar o verde.

monitor olor: el olor de ada punto se obtiene on mezla de los olores rojo, verde y azul.

Segun apaidad de representaion:

Pantallas de arateres: solo admiten arateres.

Pantallas graas: permiten trazados de lneas y urvas ontnuas.

En las de arateres, se posee una memoria de imagen (RAM) que almaena la informaion

de ada elda (odigo de arater y sus atributos) y una memoria se solo letura (generador de

arater -ROM) donde se almaenan los patrones de los arateres representados omo una matriz

de puntos.

Con esta informaion almaenada el proeso a seguir es:

1. se leen de la memoria de imagen los odigos que orresponden a ada posiion.

2. los odigos son enviados al generador de arateres que proporiona la matriz de puntos

orrespondiente.

En las graas se posee una memoria de imagen que ontiene la informaion de ada punto de

imagen (intensidad, olor, y otros atributos) en vez de la orrespondiente a ada elda.

La alidad de pantalla graa depende de la densidad de puntos de imagen.

38

5.1.4. Prinipales parametros que araterizan a una pantalla

Tama~no: dada en funion del tama~no de la diagonal prinipal (14", 15", 17").

Numero de eldas o arateres: usual de 24 las y 80 olumnas.

Resoluion: numero de puntos de imagen en pantalla, el ual no depende del tama~no de la

pantalla. Usuales:

CGA ! 640*200 puntos

VGA ! 640*480 puntos

SVGA ! 1024*768 puntos

hay superiores.

5.2. Impresoras

Son periferios que esriben la informaion de salida sobre papel.

Iniialmente eran omo las maquinas de esribir, hoy son muy sostiadas, pareidas algunas

en su funionamiento a maquinas fotoopiadoras.

Tradiionalmente se utilizaba papel ontguo y el arrastre se efetuaba on un trator que tena

dientes metalios que enajaban en oriios que se enontraban en los margenes del papel. Ahora

existen impresoras que efetuan el arrastre por fri

ion o presion.

5.2.1. Impresoras de arateres

Realizan la impresion por medio de un abezal que va esribiendo la lnea arater a arater.

Existen unidire

ionales o bidire

ionales.

5.2.2. Impresoras de lnea

Se imprimen simultaneamente todos o varios arateres orrespondientes a una lnea de impre-

sion.

5.2.3. Impresora de pagina

Se araterizan por ontener un tambor rotativo donde se forma, on tinta o polvillo espeial

(toner), la imagen de la pagina a imprimir.

5.2.4. Meanismo de impresion

1. Por impato de martillos

Sobre la superie de la lnea a imprimir en el papel se desliza una inta entintada y delante

de esta pasa una pieza metalia donde esta moldeado el juego de tipos de impresion. Cuando

pasa el tipo a grabar sobre su posiion en el papel, se dispara un martillo que golpea la

inta ontra el papel, quedando impreso en tinta sobre el papel el arater en uestion. Hay

otras donde ada arater se rea por el disparo de iertas agujas metalias que onforman

el arater on un onjunto de puntos.

Desventaja: Son muy ruidosas.

Pueden anontrarse:

De rueda

El abezal de impresion es una rueda metalia que ontiene los moldes de los tipos.

Esta

se desplaza perpendiularmente al papel a lo largo de un eje paralelo al rodillo donde

se asienta el papel.

La rueda gira onstantemente y uando el tipo a marar pasa delante de la inta entin-

tada se dispara un martillo que imprime la tinta sobre el papel. Heho esto la rueda se

desplaza haia su dereha o a la lnea siguiente.

39

De margarita

los arateres estan moldeados en los petalos de una rueda en forma de margarita.

Esta forma parte del abezal de impresion. Un motor posiiona la hoja de la margarita

orrespondiente al arater a imprimir frente a la inta entintada, es golpeada por un

martillo el petalo esribiendo el arater sobre el papel. Desventajas: lentas.

Ventajas: de alidad de impresion.

Matriiales o de agujas o de matriz de puntos

Los arateres se forman por medio de una matriz de agujas.

Estas golpean la inta

ontra el papel transriendo las mismas imprimiendo el arater.

Desventajas: al ser los arateres punteados, la alidad de impresion es baja; lentas.

Ventajas: eonomias y onables.

De tambor

Compato

Contiene una pieza ilndria uya longitud oinide on el papel. En la superie

del ilindro se enuentran en irunferenias los arateres, tantos omo posiiones

de impresion de una lnea.

El tambor siempre gira y uando se posiiona una generatriz de una determinada

letra, se imprimen simultaneamente la antidad que orresponda en la lnea.

De ruedas

Cada irunferenia gira independientemente, entones todos los arateres de la

lnea se imprimen a la vez, posiionandose previamente ada tipo.

2. Termias

Se utiliza un papel espeial termosensible que se ennegree al apliar alor. El mismo se

transere desde el abezal por una matriz de resistenias que al reibir una orriente eletria

se alientan, formandose los puntos en el papel.

Pueden ser de arateres o de lneas.

3. De inye

ion de tinta

la abeza de impresion movil, que lleva un artuho de tinta, se mueve horizontalmente a

lo anho del papel roiando tinta on sus diminutas boquillas mientras el papel va pasando.

Dentro de ada boquilla, una gota de tinta se alienta eletriamente mas alla de su punto de

ebulliion hasta que hae explosion, donde sale disparada por la salida de la boquilla haia

el papel. Luego la boquilla se enfra y el vao que se genera prepara otra gotita.

Desventajas: lentas, artuhos de tinta aros.

Ventajas: eonomias, sileniosas y buena alidad.

4. Laser

Un ilindro (ilindro de preision giratorio) se arga eletriamente y se reubre on un

material fotosensible. Luego la luz de un laser se mueve a lo largo del ilindro usando un

espejo otogonal giratorio para barrer el ilindro a lo largo. El haz de luz modula para

produir un patron de puntos laros y osuros, en los uales donde el haz inide se pierde su

arga eletria.

Una vez que se ha pintado una lnea de puntos, el ilindro gira para pintar la siguiente lnea.

Luego, las lneas llegan al toner (deposito de polvo negro senible a las argas eletrostatias).

El toner es atraido haia los puntos que onservan la arga.

Mas adelante, el ilindro reubierto on toner se oprime ontra el papel y transere a este

el polvo negro. El papel pasa entre rodillos alientes que fusionan el toner on el papel

permanentemente, jando la imagen.

Continuando su rotaion, el ilindro pierde su arga y un raspador elimina el residuo de toner.

Ventajas: alta alidad de impresion, buena veloidad y osto moderado.

5.3. Modem

Es un dispositivo que permite onetar dos omputadoras remotas utilizando la lnea telefonia

de forma que puedan interambiar informaion entre si.

40

La informaion que maneja la omputadora es digital. El problema es que, por las limitaiones

fsias de las lneas de transmision, no es posible enviar informaion digital, solo pueden transmitirse

se~nales analogias.

Entones para poder usar las lneas telefonias es neesario un proeso de transformaion de

la informaion durante el ual esta se adeua para ser transportada por el anal de omuniaion.

Proeso que se onoe omo modulaion-demodulaion que realiza el modem.

Posee onversores analogo/digital y digital/analogo adeuados para onetar lneas telefonias

a la omputadora.

Existen distintos tipos de modulaion de una se~nal analogia para que transporte informaion

digital:

de amplitud

de freuenia

de fase

metodos ombinados que permiten transportar mas informaion por el mismo anal.

Lo modems modernos operan on tasas de datos entre 28822 bits/seg y 57600 bits/seg y normal-

mente a tasas de bauds mas baja (porque envan varios bits por baud).

41

Organizacion de computadoras unlp- Resumen-final

Documents

Transcript of Organizacion de computadoras unlp- Resumen-final