APUNTES DE SISTEMAS DIGITALES II

I. CONCEPTOS BASICOS

Una computadora digital es una combinación de dispositivos y circuitos digitales que pueden realizar una secuencia programada de operaciones con un mínimo de intervención humana. A la secuencia de operaciones se le domina programa. El programa es un conjunto de instrucciones codificadas que se almacena en la memoria interna de la computadora con todos los datos que elprograma requiere. Cuando a la computadora se le ordena ejecutar el programa, esta lleva acabo las instrucciones en el orden en que están almacenadas en la memoria hasta que el programa se completa. Esto lo hace a velocidades extremadamente altas sin cometer ningún error.


1.1 Elementos y Características de un Sistema de Computo
Toda computadora contiene cinco elementos o unidades esenciales. Launidad aritmética-1ogica (ALU por sus siglas en ingles), la unidad de memoria, la unidad de control, la unidad de entrada y la unidad de salida. La interconexión básica de estas unidades se muestra en la figura 1.1. Las flechas en este diagrama indican la dirección en la cual fluyen los datos, información o señales de control. Se usan dos flechas de diferente tamaño; las flechas mayores representandatos o información que consisten en un número relativamente grande de líneas paralelas y las flechas menores representan señales de control que por lo general son sólo una o unas cuantas líneas. Las diversas flechas también se numeran para permitir un fácil acceso a ellas en las descripciones que siguen.

Unidad aritmética-1ógica. La ALU es área de la computadora en la cual se realizanoperaciones aritméticas y 1ógicas con datos. El tipo de operación que se realizará se determina por medio de señales de la unidad de control (flecha 1). Los datos que serán utilizados por la ALU pueden provenir de la unidad de memoria (flecha 2) o de la unidad de entrada (flecha 3). Los resultados de operaciones realizadas en la ALU pueden transferirse a la unidad de memoria para ser almacenados (flecha 4)o a la unidad de salida (flecha 5).


Figura 1.1 Organización básica de la computadora


Unidad de memoria. La memoria almacena grupos de dígitos (palabras) binarios que pueden representar instrucciones (programa) que la computadora ejecutará y los datos que serán operados por el programa. La memoria sirve también como almacenamiento de resultados intermedios y finales de operaciones aritméticas(flecha 4). La operación de la memoria es controlada por la unidad de control (flecha 6), que indica una operación de lectura o de escritura. Una localidad dada en la memoria se accesa por la unidad de control, la cual proporciona el código de dirección adecuado (flecha 7). Puede escribirse información en la memoria de la ALU o de la unidad de entrada (flecha 8), una vez más bajo el control de launidad de control. Puede leerse información de la memoria de la ALU (flecha 2) o de la unidad de entrada (flecha 9).

Unidad de entrada. Esta unidad consta de todos los dispositivos que se usan para tomar información y datos externos a la computadora y colocarlos en la unidad de memoria (flecha 8) o la ALU (flecha 3). La unidad de control determine hacia dónde se envía la información de entrada(flecha 10). La unidad de entrada se utiliza para meter el programa y los datos en la unidad de memoria antes de poner en marcha la computadora. Esta unidad se usa asimismo para introducir datos en la ALU desde un dispositivo externo durante la ejecución de un programa. Algunos de los dispositivos de entrada comunes son los teclados, interruptores, impresoras, unidades de disco magnético, unidadesde cinta magnética y convertidores de analógico en digital (ADC).

Unidad de salida. Esta unidad consta de los dispositivos que se usan para transferir datos e información de la computadora al "mundo exterior". Los dispositivos de salida son dirigidos por la unidad de control (flecha 12) y pueden recibir datos de la memoria (flecha 9) o de la ALU (flecha 5), los cuales después se ponen en forma...