Bloques Funcionales

BLOQUES FUNCIONALES DE UNA COMPUTADORA.
La conocida como arquitectura Von Neumann tiene sus orígenes en el trabajo del matemático John Von Neumann desarrollado conjuntamente con John Mauchly y John P. Eckert y divulgado en 1945 en la Moore School de la Universidad de Pensilvania, Estados Unidos, en el que se presentaba el EDVAC (Electronic Discrete Variable Automatic Computer). De este trabajosurgió la arquitectura de programa almacenado en memoria y búsqueda/ejecución secuencia de instrucciones.

Para empezar a describir la estructura básica de una computadora siguiendo este modelo, cabe definir las funciones que se esperan que pueda realizar una máquina denominada como tal. En términos generales una computadora tiene que realizar tres funciones:

• Procesamiento de datos.
•Almacenamiento de datos.
• Transferencia de datos.
La computadora debe procesar datos, transformando la información recibida. Así mismo debe almacenar datos, tanto resultados de computaciones intermedias, como el resultado final de éstas. De la misma manera la computadora debe realizar transferencia de datos entre su entorno y él mismo. Para realizar estas tres funciones es necesario un mecanismo decontrol que gobierne el flujo de datos entre los diversos módulos.

Estas funciones se pueden realizar con arquitecturas de computadoras muy avanzadas, o con la estructura de una computadora básica que es la que se muestra en la figura 1.1. La arquitectura de una computadora hace referencia a la organización de sus elementos en módulos con una funcionalidad definida y a la interacción entreellos.

• CPU: La Unidad Central de Proceso (Control Process Unit) es el corazón de la computadora.
Controla el flujo de datos, los procesa, y gobierna el secuenciarniento de las acciones en todo el sistema. Para ello necesita un oscilador externo o reloj que sincroniza las operaciones y marca la velocidad de proceso. Este reloj no es más que una señal periódica cuadrada con una frecuenciaconstante. El reloj va marcando la evolución de la CPU y mida su velocidad de funcionamiento, por tanto siempre es deseable que las frecuencias de reloj sean lo más altas posibles.
Desafortunadamente la frecuencia de reloj viene limitada por la tecnología del CPU y de la computadora. Si se aumenta la frecuencia de reloj por encima de la frecuencia máxima de funcionamiento, el sistema no podrá seguir alreloj y se producirán desfases y desincronizaciones, dejando de funcionar correctamente. Un efecto colateral es que la potencia disipada por los circuitos de tecnología CMOS, (la mayoría de las CPUs actuales), es proporcional a la frecuencia de funcionamiento. Por lo tanto, una frecuencia excesiva puede provocar un sobrecalentamiento que
deteriore la CPU.

• Memoria: Es la responsable delalmacenamiento de datos. En una misma computadora hay muchos tipos de memoria que van desde las más masivas y baratas (cintas magnéticas), a las más rápidas y caras (memoria SRAM cache). Estas diferencias provocan una distribución y organización por capas que se denomina jerarquía de memorias. El objetivo es disponer de la mayor cantidad de memoria
posible combinando un coste reducido con una altavelocidad.

• E/S: Transfiere datos entre el entorno exterior y la computadora. Este bloque está formado por los elementos necesarios para realizar la comunicación de la computadora con el mundo exterior. En él se encuentran los controladores de periféricos que forman la interfaz entre los periféricos, la memoria y el procesador.

• Sistema de interconexión, Buses: Es el mecanismo que permite elflujo de datos entre la CPU, la memoria y los módulos de E/S. En los buses se propagan señales eléctricas que son interpretadas como unos y ceros lógicos.

• Periféricos: Los dispositivos periféricos son los que permiten la entrada de datos a la computadora, y la salida de información una vez procesada. Un tipo de estos periféricos puede entenderse como grupo transductores entre la información...