Arquitectura

FUNDAMENTOS DE INFORMÁTICA
TEMA 2 ESTRUCTURA DE UN ORDENADOR
1. La memoria principal 1.1. Tipos de memoria principal: RAM, ROM y caché 1.2. Esquema general de una unidad de memoria 1.3. Jerarquía de memoria 2. La unidad central de proceso (CPU) 2.1. La unidad aritmético-lógica 2.2. La unidad de control 2.3. Ejecución de una instrucción 3. El bus: la comunicación entre las distintas unidades 4.La placa base: la unión de todos los elementos 5. Apéndices 5.1. Evolución de los procesadores Intel utilizados en PC’s 5.2. Evolución de los buses de expansión 6. Informes propuestos en este tema La estructura de un ordenador, atendiendo a sus unidades funcionales (siguiendo el esquema de Von Neumann) estaría formado por: unidades de entrada, unidades de salida, memoria, unidad de control yunidad aritmético-lógica. Aquí se estudiará la composición y funcionamiento de las unidades no periféricas del ordenador: la Unidad Central de Proceso (CPU), compuesta por la Unidad AritméticoLógica (ALU) y la Unidad de Control (UC), y la memoria principal. Se aborda también el estudio de la interconexión de las distintas unidades a través del bus.

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Figura 1. Esquema funcional de un ordenador1. MEMORIA PRINCIPAL
La memoria principal es la unidad donde se almacenan los datos e instrucciones necesarios para realizar un determinado proceso. Es rápida, y está estrechamente ligada a las unidades funcionales más rápidas dentro de la computadora (la UC y la ALU). Aquí es donde deben ser cargados los programas para poder ejecutarse. La memoria principal está formada por circuitoselectrónicos capaces de almacenar sólo dos valores (0 ó 1) en cada elemento o celda de memoria. Una palabra de memoria es el menor número de celdas de memoria que se pueden leer o escribir de una vez (cuando se accede a la memoria no se accede a una sola celda, sino que se hace a un conjunto consecutivo de ellas). Es decir, una palabra es el conjunto de bits que se leen o escriben en memoria de una vez. Deesta forma, para acceder a la memoria no necesitamos numerar cada una de las celdas individuales que almacenan un bit, sino cada uno de los conjuntos de celdas, es decir, las palabras de memoria. Este número que identifica de forma única a cada posición de memoria se denomina dirección de memoria, y mediante esa dirección se puede acceder de forma directa a cualquiera de las posiciones de lamemoria principal; por esto se dice que la memoria principal es una memoria de acceso directo o memoria accesible por dirección.

1.1. Tipos de memoria principal: RAM, ROM y caché
Dentro de la memoria principal podemos distinguir entre la memoria ROM (Read Only Memory), la RAM (Random Access Memory) y la memoria caché.

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Figura 2. Esquema de funcionamiento de la memoria.

1.1.1. Memoria RAMSe llama memoria de acceso aleatorio porque el usuario y los programas pueden acceder a cualquier posición directamente, y el tiempo para acceder a la información no depende de la posición que ocupe dentro de la memoria. Existen varios tipos de chips para las memorias RAM: • DRAM (RAM dinámicas): los datos desaparecen lentamente y es necesario refrescarlos periódicamente (cientos de veces porsegundo), por lo que consumen una gran cantidad de energía y requieren un control constante. Entre sus ventajas más importantes está el bajo coste en comparación con otras tecnologías y además sus prestaciones son suficientemente rápidas como para cubrir las necesidades de los procesadores actuales. SRAM (RAM estáticas): retiene datos mientras se suministre corriente. No precisa de tantaelectricidad como la anterior para el refresco y movimiento de direcciones de memoria, por lo que funciona de forma más rápida. Sin embargo, tiene un elevado precio, por lo que generalmente se reserva para ser utilizada en la memoria caché de procesadores y placas base, cuyo tamaño suele ser muy reducido comparado con la RAM del sistema

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Los chips de memoria se agrupan en módulos, que se conectan a...