Tema2_b

Tema 2:
Funcionamiento del
ordenador
Arquitectura de Von Neumann

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Arquitectura Von Neumann
• A. Estructura general de un ordenador
• B. Unidad central de proceso (UCP o
CPU)
– Unidad de control (UC)
– Unidad aritmético-lógica (UAL o ALU)
– Registros internos
– Tipos de CPU

• C. Memoria principal (RAM)
• D. Buses y unidad de Entrada/Salida
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2.2. Arquitectura Von Neumann

A.Estructura general de un ordenador (1)
• Von Neumann describió el fundamento teórico de
construcción de los ordenadores electrónicos con
programa almacenado.
• La idea era conectar permanentemente las unidades del
ordenador, siendo coordinado su funcionamiento bajo un
control central.
• Esta estructura general se divide en 3 secciones
principales:
– 1. la Unidad Central de Proceso (CPU),compuesta por:
• la unidad de control (UC)
• la unidad aritmético-lógica (ALU)
• los registros internos
– 2. la memoria (interna y externa)
– 3. los buses y la unidad de Entrada/Salida (E/S) (junto con los
periféricos)

• Esta arquitectura todavía es empleada por la mayoría de
los fabricantes de ordenadores actuales.

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2.2. Arquitectura Von Neumann

A. Estructura general de un ordenador (2)

MMM
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2.2. Arquitectura Von Neumann

A. Estructura general de un ordenador (3)

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2.2. Arquitectura Von Neumann
B. Unidad Central de Proceso (CPU) (1)
• La UCP o CPU (Central Processing Unit) es el
auténtico cerebro del ordenador.
• Consiste en un circuito microscópico que:
– interpreta y ejecuta las instrucciones de los
programas almacenados en memoria.
– y además, toma los datos delas unidades de
entrada, los procesa y los envía a las unidades o
periféricos de salida.

• La CPU (o procesador) está formada por:
– La unidad de control (UC).
– La unidad aritmético-lógica (UAL o ALU en inglés).
– Los registros internos.
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2.2. Arquitectura Von Neumann
B. Unidad Central de Proceso (CPU) (2)
Unidad de Control
• Funciones:
– Interpreta y ejecuta las instrucciones1almacenadas
en la memoria principal
– Y genera las señales de control necesarias para
coordinar todos los elementos del sistema.

• Para ello, realiza las siguientes operaciones:
– 1) Extrae de la memoria principal la instrucción a
ejecutar. Utiliza dos registros:

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• El contador de programa (CP o PC en inglés): apunta
siempre a la siguiente instrucción que toca ejecutar.
• El registro deinstrucción (RI): almacena el código de la
instrucción a ejecutar.

2.2. Arquitectura Von Neumann
B. Unidad Central de Proceso (CPU) (3)
Unidad de Control CONTINUACIÓN

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– 2) Una vez conocida la instrucción, la UC establece las
conexiones con los circuitos de la ALU que deberán
intervenir en la operación.
– 3) Ordena extraer de la memoria principal los datos
necesarios para ejecutar lainstrucción. Ej: los
operandos en una operación aritmética.
– 4) Indica a la ALU que puede comenzar a efectuar las
operaciones necesarias.
– 5) Por último, cuando la ALU finaliza el procesamiento,
se incrementa el contador de programa para que apunte
a la siguiente instrucción.

2.2. Arquitectura Von Neumann
B. Unidad Central de Proceso (CPU) (4)
Unidad de Control CONTINUACIÓN

• Componentes:
–Registro contador de programa y registro de instrucción.
– Decodificador: se encarga de interpretar cada instrucción
(analizando su código de operación) y de generar las señales
de control necesarias para ejecutar la misma.
– Reloj: proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a
intervalos constantes, conocido como ciclo de reloj.
• La velocidad del reloj se mide en Ghz. Hercios (Hz =
1ciclo/segundo)  es una medida de la rapidez
con que la CPU realiza las operaciones.

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– Secuenciador: genera microórdenes elementales que,
sincronizadas con los impulsos de reloj, hacen que se
ejecuten paso a paso y de forma ordenada cada instrucción.

2.2. Arquitectura Von Neumann
B. Unidad Central de Proceso (CPU) (5)
Unidad aritmético-lógica
• Funciones:
– Su función es operar con los datos...