UNIVERSIDAD DEL VALLE DE MEXICO

CAMPUS CHAPULTEPEC

Arquitectura de computadoras

Conceptos Básicos de una Computadora

Paulina Ramírez Marín

Ing. Daniel Domínguez C.

México, .D.F. a 01 de Septiembre de 2006.

ESTRUCTURA DE UNA COMPUTADORA

Las computadoras están constituidas por dos partes fundamentales:

a) El equipo físico, llamado hardware, que consta de elementos electrónicos, mecánicos y electromecánicos tiene las siguientes funciones:

• Captar datos

• Realizar operaciones matemáticas

• Almacenar datos

• Emitir resultados

b) La parte lógica, conocida como software, que esté integrada por elementos intangibles como son los programas y los datos.

El software es un concepto abstracto que se refiere a la información manejada, por la computadora. El software también indica cómo utilizar el hardware. En general, el software se integra de programas, lenguajes y procedimientos que el sistema de cómputo necesita para ser utilizable. Sin el software, la computadora no es más que un montón de fierros.

MODELO TEORICO DE VON NUEMANN

Las computadoras se construyen con base en un esquema (o arquitectura) típico y con un funcionamiento preciso. Este esquema se conoce como modelo de Von Neumann y describe una máquina integrada por cinco partes:

• Unidad de entrada

• Unidad de salida

• Unidad de memoria

• Unidad de control

• Unidad aritmética lógica.

Y además, tres características en su funcionamiento:

• Utilización del sistema binario

• Programas almacenados en la memoria

• Ejecución de instrucciones y operaciones matemáticas en secuencia y una a la vez

ESQUEMA LÓGICO DE LA COMPUTADORA

• La unidad de entrada es la parte de la computadora encargada de recibir información del exterior y conducirla hacia la sección de procesamiento.

• La unidad de salida es la parte que permite que los datos procesados salgan de la computadora.

• La unidad de memoria es un medio de almacenamiento de datos. Ahí se alojan tanto los datos procesados como las instrucciones.

• La unidad de control es la sección de la computadora que dirige y coordina los procesos a realizar.

• La unidad aritmética y lógica es la parte con capacidad de realizar operaciones matemáticas

Unidad

De

Entrada

Unidad

De

Salida

Unidad Central de

Procesamiento

Unidad

De

Memoria

UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO

La unidad central de procesamiento, también conocida como CPU (Central Processing Unit), es la parte principal de la computadora. En ella se ejecutan las instrucciones, se realizan las operaciones matemáticas y se controlan todos los procesos.

El CPU se integra de varias secciones: la unidad de control, la unidad aritmética y lógica, los registros y el contador de programa

SECCIONES DEL CPU1. Unidad de control: Esta sección determina las

acciones a seguir por los demás elementos del procesador, acepta y ejecuta las instrucciones recibidas desde memoria. La unidad de control se haya en un constante ciclo en el cual realiza cuatro actividades:

* Lectura de instrucción desde memoria

* Decodificación de la instrucción

* Ejecución de la instrucción

* Ajustar el contador de programa

2. Unidad aritmética/lógica (ALU): Esta sección realiza las operaciones aritméticas como son la suma, resta, multiplicación o división; y las operaciones de tipo lógico: comparaciones, >, <, =, conjunciones,disyunciones y negaciones.

3. Registros: Son una memoria provisional para almacenar los datos básicos que el procesador requiere en sus operaciones. La cantidad de registros varía de acuerdo al tipo de procesador.

4. Reloj: Es un circuito electrónico que emite pulsos eléctricos a intervalos constantes, los que permiten sincronizar las diferentes tareas del CPU.

5. Contador de programa: Indica la zona de la memoria donde se localiza la próxima instrucción a ejecutar.

Unidad Aritmética / Lógica

RegistrosUnidad de

Control

Contador de programa

Reloj

EQUIPO PERIFÉRICO

Son todos los aparatos que trabajan con la computadora, pero que no forman parte de su arquitectura básica. En general, le permiten a la máquina tener comunicación con el exterior. Algunos ejemplos son el mouse, el joystick, las impresoras, el teclado, etc.

De acuerdo con sus funciones podemos encontrar que dentro del equipo periférico hay dispositivos de entrada, dispositivos de salida y dispositivos de memoria.

DISPOSITIVOS DE ENTRADA

Los periféricos de entrada son los que permiten que el usuario envíe información hacia la computadora.

Existe una amplia gama de equipo de entrada, destacandose los siguientes:

• Teclado

• Mouse

• Scaners

• Micrófonos

• Joystick

• Cámara de video

DISPOSITIVOS DE SALIDA

Los resultados que se obtienen durante los procesos efectuados por el CPU son enviados al usuario por medio de los periféricos de salida,

Algunos dispositivos de salida son:

• Impresora

• Monitor

• Bocinas

• Plotter

DISPOSITIVOS DE MEMORIA

La memoria de una computadora es el dispositivo que por medios electrónicos, mecánicos o magnéticos permite el almacenamiento de datos, instrucciones y resultados para su utilización posterior. Además los datos que almacenan las computadoras son binarios por lo que su memoria es digital

Los dispositivos de memoria, dependiendo de su localización se clasifican en dos categorías:

• Memoria Primaria

• Memoria Secundaria

MEMORIA PRIMARIA

La memoria primaria, también llamada principal o interna, pertenece al equipo central de la computadora y se caracteriza por ser totalmente electrónica; eso y su cercanía al CPU hacen que la tranferencia de datos se realice con gran rapidez.

Hay dos tipos de memoria:

• RAM (Random Acceess Memory, en español Memoria de Acceso Aleatorio), permite tanto la lectura como escritua de datos en ella, y requiere de energía eléctrica para poder mantener la información; si falta electricidad, los datos se pierden, por este motivo se dice que es memoria volátil.

• ROM (Read Only Memory, en español Memoria Sólo de Lectura) sólo permite leer datos, pero no es posible escribir sobre ella. Los datos que contiene son instrucciones grabadas de fábrica, que no pueden ser alteradas y son indispensables para el funcionamiento de la máquina.

MEMORIA SECUNDARIA

La memoria secundaria es externa a al computadora y se utiliza cuando se desea almacenar datos por un tiempo prolongado. Es de tipo electromecánico, magnético o óptico

Los siguientes dispositivos son de uso muy generalizado:• CD-ROM: este tipo de memoria utiliza la tecnología laser del Compact Disc

de audio para almacenar información; sin embargo, una vez grabada ésta ya no se le puede borrar ni modificar, de ahí el sufijo ROM (sólo lectura). El CD-ROM almacena datos mediante perforaciones microscópicas en el disco de aluminio, las cuales son detectadas mediante la reflexión óptica de un rayo láser.

• Discos duros (hard discs): son discos hechos de aluminio recubierto con una sustancia ferromagnética. Se utilizan para almacenar gran cantidad de información (almacenamiento masivo) con gran rapidez en la recuperación de escritura de datos. Los discos duros almacenan datos mediante campos magnéticos.

BUSESEl enlace entre el CPU y los demás dispositivos se realiza a través de un canal de comunicación llamado

BUS, y que físicamente está formado por laminillas ( e incluso cables) de material conductor de electricidad como el cobre.

El bus principal de una computadora se divide en cuatro sub-buses:• El sub-bus de alimentación se encarga de abastecer de energía eléctrica a todos los componentes

electrónicos de la computadora• El sub-bus de control transmite señales para controlar la computadora: pulsos del reloj y órdenes de

lectura o de escritura de datos, principalmente.• El sub-bus de dirección transmite las direcciones de las celdas de memoria que serán utilizadas en un

momento dado.• El sub-bus de datos es el que transporta la información entre los componentes de la computadora.