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UNIDAD I

ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO DE LA COMPUTADORA
La computadora es una máquina destinada a procesar datos. En una visión esquemática, como la que muestra la Figura 1.1, este procesamiento involucra dos flujos de información: el de datos y el de instrucciones. Se parte del flujo de datos que han de ser procesados. Este flujo de datos es tratado mediante un flujo de instrucciones demaquina, generado por la ejecución de un programa, y produce el flujo de datos resultado.


Esquema de funcionamiento de la computadora.

Para llevar a cabo la función de procesamiento, una computadora con arquitectura Von Neuman está compuesta por los cuatro componentes básicos representados en la Figura 1.2. La memoria principal se construye con memoria RAM y memoria ROM. En ella han de residirlos datos a procesar, el programa máquina (Aclaración 1.1) a ejecutar y los resultados. La memoria está formada por un conjunto de celdas idénticas. Mediante la información de dirección se selecciona de forma única la celda sobre la que se quiere realizar el acceso, pudiendo ser éste de lectura o de escritura. En las computadoras actuales es muy frecuente que el direccionamiento se realice anivel de byte, es decir, que las direcciones 0, 1, 2,... identifiquen los bytes 0, 1, 2,... Sin embargo, el acceso se realiza sobre una palabra de varios bytes (típi ente de 4 o de 8 bytes) cuyo primer byte se sitúa en la dirección utilizada.
ACLARACIÓN 1.1
Se denomina programa máquina (o código) al conjunto de instrucciones máquina que tiene por objeto que la computadora realice una determinadafunción. Los programas escritos en cualesquiera de los lenguajes de programación han de convertirse en programas máquina para poder ser ejecutados por la computadora



Componentes básicos de la computadora
La unidad aritmética permite realizar una serie de operaciones aritméticas y lógicas sobre uno o dos operandos. Los datos sobre los que opera esta unidad están almacenados en un conjunto deregistros, o bien provienen directamente de memoria principal. Por su lado, los resultados también se almacenan en registros o en memoria principal.
La unidad de control es la que se encarga de hacer funcionar al conjunto, para lo cual realiza las siguientes funciones:
Lee de memoria las instrucciones máquina que forman el programa.
Interpreta cada instrucción leída.
Lee los datos de memoriareferenciados por cada instrucción.
Ejecuta cada instrucción.
Almacena el resultado de cada instrucción.
Además tiene asociados una serie de registros, entre los que cabe destacar:
El contador de programa (PC, program counter), que indica la dirección de la siguiente instrucción de máquina a ejecutar
El puntero de pila (SP, snack pointer), que sirve para manejar cómodamente una pila enmemoria principal.
El registro de instrucción (RL), que permite almacenar la instrucción de maquina a ejecutar
El registro de estado (RE), que almacena diversa información producida por la ejecución de alguna de las últimas instrucciones del programa (bits de estado aritméticos) e información sobre la forma en que ha de comportarse la computadora (bits de interrupción, nivel de ejecución, etc.).Finalmente, la unidad de entrada/salida (E/S) se encarga de hacer la transferencia de información entre la memoria principal (o los registros) y los periféricos. La entrad salida se puede hacer bajo el gobierno de la unidad de control (E/S programada) o de forma independiente (DMA), como se verá en la Sección 1.7.
Se denomina procesador, o unidad central de proceso (UCP), al conjunto de la unidadaritmética y de control. Actualmente, el procesador suele construirse en un único circuito integrado.
MODELO DE PROGRAMACIÓN DE LA COMPUTADORA
El modelo de programación a bajo nivel de una computadora se caracteriza por los siguientes aspectos, que se muestran gráficamente en la Figura 1.3:
Elementos de almacenamiento. En esta sección se consideran aquellos elementos de almacenamiento de la...