Arquitectura De Computadoras

Arquitectura de computadoras

Arquitectura Lógica de la Computadora

A pesar de que las tecnologías empleadas en las computadoras digitales han cambiado mucho desde que aparecieron los primeros modelos en los años 40, la mayoría todavía utiliza la Arquitectura de von Neumann, publicada a principios de los años 1940 por John von Neumann, que otros autores atribuyen a John Presper Eckert y JohnWilliam Mauchly.
La arquitectura de Von Neumann describe una computadora con 4 seccio-nes principales: la unidad aritmético lógica (ALU por sus siglas del inglés: Arithmetic Logic Unit), la unidad de control, la memoria central, y los dis-positivos de entrada y salida (E/S). Estas partes están interconectadas por canales de conductores denominados buses:
• La memoria es una secuencia de celdasde almacenamiento numera-das, donde cada una es un bit o unidad de información. La instrucción es la información necesaria para realizar lo que se desea con el computador. Las «celdas» contienen datos que se necesitan para llevar a cabo las instrucciones, con el computador. El número de celdas varían mucho de computador a computador, y las tecnologías empleadas para la memoria han cambiadobastante; van desde los relés electromecánicos, tubos llenos de mercurio en los que se formaban los pulsos acústicos, matrices de imanes permanentes, transistores individuales a circuitos integrados con millones de celdas en un solo chip. En general, la memoria puede ser reescrita varios millones de veces (memoria RAM); se parece más a una pizarra que a una lápida (memoria ROM) que sólo puede ser escritauna vez.
• El procesador (también llamado Unidad central de procesamiento o CPU) consta de manera básica de los siguientes elementos:

o La unidad de control Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas (interpretación) y ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso.
Existen dos tipos de unidades de control, las cableadas, usadas generalmente enmáquinas sencillas, y las microprogramadas, propias de máquinas más complejas. En el primer caso, los componentes principales son el circuito de lógica secuencial, el de control de estado, el de lógica combinacional y el de emisión de reconocimiento de señales de control. En el segundo caso, la microprogramación de la unidad de control se encuentra almacenada en una micromemoria, a la cual se accedede manera secuencial para posteriormente ir ejecutando cada una de las microinstrucciones.
Sigue la dirección de las posiciones en memoria que contienen la instrucción que el computador va a realizar en ese momento; recupera la información poniéndola en la ALU para la opera-ción que debe desarrollar. Transfiere luego el resultado a ubica-ciones apropiadas en la memoria. Una vez que ocurre loante-rior, la unidad de control va a la siguiente instrucción (normal-mente situada en la siguiente posición, a menos que la instruc-ción sea una instrucción de salto, informando al ordenador de que la próxima instrucción estará ubicada en otra posición de la memoria).
Los procesadores pueden constar de además de las anterior-mente citadas, de otras unidades adicionales como la unidad de ComaFlotante

o La unidad de proceso o unidad de procesamiento La función de la unidad de proceso es ejecutar las tareas que le encomienda la unidad de control. Para esto, la unidad de proceso emplea los siguientes elementos:
• Unidad aritmético lógica, para llevar a cabo operaciones aritméticas básicas como suma, resta, multiplicación, cam-bio de signo, etc, funciones lógicas bitwise como NOT, AND, OR,XOR, comparaciones, desplazamientos y rotaciones de bits, y otras.
• Unidad de coma flotante, para realizar eficientemente ope-raciones matemáticas con números reales que no pueden ser realizadas directamente mediante la unidad aritmético lógica, la cual las pudiera hacer, pero solo mediante emulación por software.
• El registro acumulador, que guarda los operandos y los re-sultados de las...