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ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR

UNIMET

Prof. Sandro Costantini

GUIA 23: ESTRUCTURA BASICA DE LOS COMPUTADORES
La estructura básica de la mayoría de los ordenadores
actuales se representa mediante los siguientes elementos
básicos:
E/S

MEMORIA

• La Unidad Central de Procesamiento, CPU
• La memoria principal
BUS DE DIRECCIONES

CPU

BUS DE DATOS

• Los subsistemas de E/S
• Los buses del sistemaBUS DE CONTROL

LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU)
La unidad central de procesamiento, conocida también como Procesador, es la encargada de controlar
las operaciones de la computadora y realizar las funciones de procesamiento de datos.
La función de la CPU es la de ejecutar una secuencia de instrucciones que están almacenadas en la
memoria principal de la computadora. Al diseñar un procesadorse especifica un repertorio de
instrucciones que será capaz de realizar y que se conoce como conjunto de instrucciones. El procesador
trabajará a manera de interprete decodificando las instrucciones para ser ejecutadas.
Las funciones que realiza la CPU para ejecutar una instrucción son:
•
•
•
•
•

Buscar instrucciones: El CPU debe leer instrucciones de la memoria.
Interpretar instrucciones: Lainstrucción debe ser decodificada para determinar la acción a
realizar.
Buscar datos: La ejecución de una instrucción posiblemente requiera de leer datos de la memoria
o de algún módulo de E/S.
Procesar datos: La ejecución de una instrucción posiblemente requiera desarrollar algunos
cálculos aritméticos o realizar operaciones lógicas con los datos.
Escribir datos: El resultado de una ejecuciónposiblemente requiera escribir datos en la memoria
o en algún modulo de E/S.

La CPU para realizar sus funciones se compone de varias partes:
• La Unidad de Control (UC):
Controla el funcionamiento del CPU.
UNIDAD DE
CONTROL

ULA

REGISTROS

• La Unidad Lógica y Aritmética (ULA):
Ejecuta funciones de procesamiento de datos.
• Registros:
Proveen almacenamiento interno al CPU
• Interconexiones:
Permitenla comunicación entre la UC, la ULA y
los Registros.

GUIA 23

© 2005 Sandro Costantini

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Prof. Sandro Costantini

UNIDAD LOGICA ARITMÉTICA ULA
Es la encargada de realizar todos los cálculos aritméticos y lógicos.
Una operación básica de todas las computadoras es la adición o sustracción de dos números. Tales
operaciones se proporcionan en el nivel deinstrucciones de máquina. Se implantan, junto con las
funciones lógicas AND, OR, NOT y EXOR en la ULA del CPU.
Los operandos se le presentan a la ULA como salidas de dos registros del CPU, a través de un bus. Por
lo general, el resultado se envía a otro registro del CPU para que la lógica combinatoria termine con los
cálculos. Además una operación de la ULA es más veloz que una operación de acceso amemoria. Esto
significa que en una instrucción en la que haya una operación de la ULA, el operando que deba traerse
de memoria no requerirá mucho más tiempo de ejecución que una instrucción que sólo traslada el
contenido de una localidad de memoria a otra.
En comparación, las operaciones de multiplicación y división son más complejas que las de adición y
sustracción. Por lo general, estas operacionesse incluyen en el conjunto básico de instrucciones, sin
embargo, sus tiempos de ejecución pueden ser significativamente más lentos que los de otras
instrucciones tales como sumar, mover, etc. Esto se debe a que están implantadas como una secuencia
de pasos de adición y sustracción que realiza la ULA, controlada por un microprograma. En las
computadoras de alto rendimiento, a menudo se utilizahardware multiplicador y divisor para incrementar
la velocidad de las operaciones aritméticas. Desde luego, siempre y cuando se cuente con las
instrucciones de máquina de Suma y Sustracción, será posible suministrar operaciones tanto de
multiplicación como de división, mediante rutinas de software. Estas rutinas implantan básicamente la
multiplicación como una secuencia de sumas y desplazamientos y,...