ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

UNIDAD

UNIDAD 1

1 MODELO

MODELO DE

DE ARQUITECTURAS DE

ARQUITECTURAS DE

CÓMPUTO

CÓMPUTO

1.1

1.1 Mode

Modelos

los de

de arqui

arquitectu

tecturas

ras de

de cómpu

cómputo

to

1.

1.1.

1.1

1 Cl

Clás

ásic

icas

as

Estatas s ararqquiuitetectctururas as se se ddesesararrrolollalarron on en en lalas s ppririmemerras as cocompmpututadadoorarass electromecánicas y de tubos de Aun son usadas en procesadores empotrados electromecánicas y de tubos de Aun son usadas en procesadores empotrados de gama baja y son la base de la mayoría de las Arquitecturas modernas.

de gama baja y son la base de la mayoría de las Arquitecturas modernas. Arquitectura Mauchly-Eckert (Von Newman)

Arquitectura Mauchly-Eckert (Von Newman) Est

Esta a ararquitquitectuectura ra fue fue utiutilizalizada da en en la la comcomputaputadora ENIACdora ENIAC. . ConConsissiste te en en unauna unidad central de proceso se comunica a través de un solo bus con un banco de unidad central de proceso se comunica a través de un solo bus con un banco de memoria en donde se almacenan tanto los códigos de instrucción del programa, memoria en donde se almacenan tanto los códigos de instrucción del programa, como los datos que serán procesados por este.

como los datos que serán procesados por este.

Esta arquitectura es la más empleada en la actualidad ya, que es muy versátil. Esta arquitectura es la más empleada en la actualidad ya, que es muy versátil. Ejem

Ejemplo plo de de esta esta versversatiatilidalidad d es es el el funfuncioncionamiamiento ento de de los los comcompilapiladordores, es, loslos cu

cualales es soson n prprogograramamas s quque e totomaman n cocomo mo enentrtradada a un un aarrchchivivo o de de tetextxtoo conteniendo código fuente y generan como datos de salida, el código maquina conteniendo código fuente y generan como datos de salida, el código maquina que corresponde a dicho código fuente (Son programas que crean o modifican que corresponde a dicho código fuente (Son programas que crean o modifican otros programas). Estos datos de salida pueden ejecutarse como un programa otros programas). Estos datos de salida pueden ejecutarse como un programa posteriormente ya que se usa la misma memoria para datos y para el código posteriormente ya que se usa la misma memoria para datos y para el código del programa.

del programa.

Diagrama a bloques de la arquitectura Von Newman

Diagrama a bloques de la arquitectura Von Newman

PROCESADOR PROCESADOR ALU ALU REGISTROS REGISTROS

UNIDAD

UNIDAD

DE CONTROL

DE CONTROL

La

La prprinincicipapal l dedesvsvenentataja ja de de esesta ta ararququititecectuturara, , es es quque e el el bubus s de de dadatotos s yy direcc

direcciones iones único se conúnico se convierte en un cuelvierte en un cuello de botella por el clo de botella por el cual debe pasarual debe pasar toda la información que se lee de o se escribe a la memoria, obligando a que toda la información que se lee de o se escribe a la memoria, obligando a que todos los accesos a esta sean secuenciales. Esto limita el grado de paralelismo todos los accesos a esta sean secuenciales. Esto limita el grado de paralelismo (acciones que se pueden realizar al mismo tiempo) y por lo tanto, el desempeño (acciones que se pueden realizar al mismo tiempo) y por lo tanto, el desempeño de la computadora. Este efecto se conoce como el cuello de botella de Von de la computadora. Este efecto se conoce como el cuello de botella de Von Newman

Newman En

En esesta ta ararququititectecturura a apapararecieció ó por por prprimimera era vevez z el el coconcencepto pto de de prprogrogramamaa almacen

almacenado. Anteriado. Anteriormenormente la secuencia de las operaciote la secuencia de las operaciones nes era dictada por elera dictada por el al

alamambrbrado ado de de la la ununididad ad de de concontrtrolol, , e e cacambmbiariarla la impimplilicabcaba a un un prprococeseso o dede recableado laborioso, lento (hasta tres semanas) y propenso a errores. En esta recableado laborioso, lento (hasta tres semanas) y propenso a errores. En esta arquitectura se asigna un código numérico a cada instrucción. Dichos códigos arquitectura se asigna un código numérico a cada instrucción. Dichos códigos se

se alalmamacecenanan n en en la la mimismsma a ununididad ad de de mememomoriria a quque e lolos s dadatotos s quque e vavan n aa pr

proceocesarsarsese, , papara ra ser ser ejeejecucutadtados os en en el el orordeden n en en quque e se se alalmamacencenadados os enen memori

memoria. Esto a. Esto permpermite cambiar rápidamente la aplicación de ite cambiar rápidamente la aplicación de la computadora yla computadora y dio origen a las computadoras de propósito general.

dio origen a las computadoras de propósito general.

Mas a detalle, el procesador se subdivide en una unidad de control (C.U.), una Mas a detalle, el procesador se subdivide en una unidad de control (C.U.), una unidad lógica aritmética (A.L.U.) y una serie de registros. Los registros sirven unidad lógica aritmética (A.L.U.) y una serie de registros. Los registros sirven par

para a almalmaceacenanar r ininterternamnamenente te dadatos tos y y esestadtado o dedel l prprococesesadoadorr. . La La ununidaidadd aritmética lógica proporciona la capacidad de realizar operaciones aritméticas y aritmética lógica proporciona la capacidad de realizar operaciones aritméticas y lógicas. La unidad de control genera las señales de control para leer el código lógicas. La unidad de control genera las señales de control para leer el código de las instrucciones, decodificarlas y hacer que la ALU las ejecute.

de las instrucciones, decodificarlas y hacer que la ALU las ejecute. Arquitectura Harvard

Arquitectura Harvard Esta arquitect

Esta arquitectura surgió en ura surgió en la universidad del mismo nombre, poco después dela universidad del mismo nombre, poco después de que la arquitectura Von Newman apareciera en la universidad de Princeton. Al que la arquitectura Von Newman apareciera en la universidad de Princeton. Al igual que en la

igual que en la arquiarquitectura Vtectura Von Newman, el proon Newman, el programa se almacegrama se almacena como unna como un código numérico en la memoria, pero no en el mismo espacio de memoria ni en código numérico en la memoria, pero no en el mismo espacio de memoria ni en el

el mimismsmo o foformrmatato o quque e lolos s dadatotos. s. PPor or ejejememplplo, o, se se pupuededen en alalmamacecenanar r lalass in

inststrucruccicionones es en en bibits ts en en la la mememomoriria a de de prprogogramrama, a, mimienentratras s lolos s dadatotos s dede almacenan en 8 bits en una memoria aparte

almacenan en 8 bits en una memoria aparte

Diagrama a bloques de la arquitectura de Harvard Diagrama a bloques de la arquitectura de Harvard

PROCESADOR PROCESADOR Bus de Bus de programa programa Bus de Bus de datos datos

El hech

El hecho de o de tenetener r un bus sepaun bus separado parrado para el progra el programa y otro para los datama y otro para los datosos permite que se lea el código operación de una instrucción, al mismo tiempo se permite que se lea el código operación de una instrucción, al mismo tiempo se lee de la

lee de la memorimemoria de a de datos los operados de la instruccdatos los operados de la instrucción previa. Así se evita elión previa. Así se evita el pr

proboblelema ma dedel l cucuelello lo de de bobotetelllla a de de VVon on NeNewmwman an y y se se obobtitienene e un un memejojorr desempeño

desempeño En

En la la actactuaualidlidad ad la la mamayoyoría ría de de los los prprococesaesadodoreres s momoderdernonos s se se conconectectan an alal exterior de manera similar a la arquitectura Von Newman, con un banco de exterior de manera similar a la arquitectura Von Newman, con un banco de memoria masivo único, pero internamente incluyen varios niveles de memoria memoria masivo único, pero internamente incluyen varios niveles de memoria cache con bancos separados en cache de programa y cache de datos, buscando cache con bancos separados en cache de programa y cache de datos, buscando un mejor desempeño sin perder la versatilidad

un mejor desempeño sin perder la versatilidad

1.

1.1.

1.2

2 Se

Segm

gmen

enta

tada

das

s

Las arquitecturas segmentadas o con segmentación del cauce buscan mejorar Las arquitecturas segmentadas o con segmentación del cauce buscan mejorar el desempeño realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instrucción al el desempeño realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instrucción al mi

mismsmo o titiemempopo. . El El prprococesesadador or se se didivivide de en en vavaririasasununididadades es fufuncncioionanaleless independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de las instrucciones. independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de las instrucciones. Par

Para comprena comprender mejor esto, supder mejor esto, supongamos ongamos que un proceque un procesador simpsador simple tiene unle tiene un ciclo de instrucción sencillo consistente solamente en una etapa de búsqueda ciclo de instrucción sencillo consistente solamente en una etapa de búsqueda del código de instrucción y en otra etapa de ejecución de la instrucción. En un del código de instrucción y en otra etapa de ejecución de la instrucción. En un procesador sin segmentación del cauce, las dos etapas se realizarían de manera procesador sin segmentación del cauce, las dos etapas se realizarían de manera secuencial para cada una de las instrucciones, como lo muestra la siguiente secuencial para cada una de las instrucciones, como lo muestra la siguiente figura.

figura.

Búsqueda y ejecución en secuencia de tres instrucciones en un Búsqueda y ejecución en secuencia de tres instrucciones en un procesador

procesador

En un procesador con segmentación del cause, cada una de estas etapas se En un procesador con segmentación del cause, cada una de estas etapas se asigna a una unidad funcional diferente, la búsqueda a la unidad de búsqueda y asigna a una unidad funcional diferente, la búsqueda a la unidad de búsqueda y la ejecución a la unidad de ejecución. Estas

la ejecución a la unidad de ejecución. Estas pueden trabajar en forma paralelapueden trabajar en forma paralela en instrucciones diferentes. Estas unidades se comunican por medio de una en instrucciones diferentes. Estas unidades se comunican por medio de una cola de instrucciones en la que la unidad de búsqueda coloca los códigos de cola de instrucciones en la que la unidad de búsqueda coloca los códigos de instrucción que leyó para que la unidad de ejecución los tome de la cola y los instrucción que leyó para que la unidad de ejecución los tome de la cola y los ejecute. Esta cola se parece a un tubo donde las instrucciones entran por un ejecute. Esta cola se parece a un tubo donde las instrucciones entran por un extremo y salen por el otro. De esta analogía proviene el nombre en ingles: extremo y salen por el otro. De esta analogía proviene el nombre en ingles: Pipelining o entubamiento

Pipelining o entubamiento

B

Cola de instrucción Cola de instrucción

Comunicación entre las unidades en un procesador con segmentación de cauce Comunicación entre las unidades en un procesador con segmentación de cauce Com

Complepletatando ndo el el ejejememplo plo antanterierioror, , en en un un prproceocesasadodor r con con sesegmgmenentactacióión, n, lala unidad de búsqueda comenzaría buscando el código de la primera instrucción unidad de búsqueda comenzaría buscando el código de la primera instrucción en el primer ciclo de reloj. Durante el segundo ciclo de reloj, la unidad de en el primer ciclo de reloj. Durante el segundo ciclo de reloj, la unidad de búsqueda obtendría el código de la instrucción 2, mientras que la unidad de búsqueda obtendría el código de la instrucción 2, mientras que la unidad de ejec

ejecuciución ón ejecejecuta uta la la insinstructrucción 1 ción 1 y y así así sucsucesivesivamenamente. te. La La sigsiguienuiente te figfiguraura muestra este proceso

muestra este proceso

Búsqueda y ejecución en secuencia de tres instrucciones en un procesador sin Búsqueda y ejecución en secuencia de tres instrucciones en un procesador sin segmentación del cause

segmentación del cause

En este esquema sigue tomando el mismo numero de ciclos de reloj (el mismo En este esquema sigue tomando el mismo numero de ciclos de reloj (el mismo tiempo), pero como se trabaja en varias instrucciones al mismo tiempo, el tiempo), pero como se trabaja en varias instrucciones al mismo tiempo, el número promedio de instrucciones por segundo se multiplica. La mejora en el número promedio de instrucciones por segundo se multiplica. La mejora en el

B B BB BB BB E E11 EE22 EE33 Unidad de búsqueda Unidad de búsqueda Unidad de ejecución Unidad de ejecución

rendimiento no es proporcional al número de segmentos en el cauce debido a rendimiento no es proporcional al número de segmentos en el cauce debido a que cada etapa no toma el mismo tiempo en realizarse, además de que se que cada etapa no toma el mismo tiempo en realizarse, además de que se puede present

puede presentar competencia por el ar competencia por el uso de uso de algunoalgunos recursos como la s recursos como la memorimemoriaa principal. Otra razón por la que las ventajas de este esquema se pierden es principal. Otra razón por la que las ventajas de este esquema se pierden es cuando se encue

cuando se encuentra un salto en el progrntra un salto en el programa y todas las que ya se buscarama y todas las que ya se buscaron on yy se

se enencucuenentrtran an en en la la cocolala, , dedebeben n dedescscarartatarsrse e y y cocomemenznzar ar a a bubuscscar ar lalass instrucciones desde cero a partir de la dirección a la que se salto. Esto reduce el instrucciones desde cero a partir de la dirección a la que se salto. Esto reduce el desempe

desempeño del procesaño del procesador dor y aún se investigan manery aún se investigan maneras de predecias de predecir los saltosr los saltos para evitar este problema.

para evitar este problema.

Consecuencias de la competencia por un recurso

Consecuencias de la competencia por un recurso

1.1

1.1.3

.3 De

De mul

multip

tiproc

rocesa

esamie

miento

nto

Cuando se desea incrementar el desempeño más haya de lo que permite la Cuando se desea incrementar el desempeño más haya de lo que permite la técnica de segmentación del cauce (limite teórico de una instrucción por ciclo técnica de segmentación del cauce (limite teórico de una instrucción por ciclo de

de rereloloj), j), se se rereququieriere e ututililizaizar r mámás s de de un un prprococesesadoador r papara ra la la ejeejecucucición ón deldel programa de aplicación

programa de aplicación

Las CPU de multiprocesamiento se clasifican de la siguiente manera: Las CPU de multiprocesamiento se clasifican de la siguiente manera:

 – 

 –  SISO – (Single Instruction, Single Operand) computadoras independientesSISO – (Single Instruction, Single Operand) computadoras independientes  – 

 –  SIMO – (Single Instruction, Multiple Operand ) procesadores vectorialesSIMO – (Single Instruction, Multiple Operand ) procesadores vectoriales  – 

 –  MISO – (Multiple Instruction, Single Operand ) No implementadoMISO – (Multiple Instruction, Single Operand ) No implementado  – 

 –  MIMO – (Multiple Instruction, Multiple Operand ) sistemas SMP, ClustersMIMO – (Multiple Instruction, Multiple Operand ) sistemas SMP, Clusters Procesadores vectoriales – Son computadoras pensadas para aplicar un mismo Procesadores vectoriales – Son computadoras pensadas para aplicar un mismo al

algogoriritmtmo o nunuméméririco co a a ununa a seseririe e de de dadatotos s mamatrtriciciaialeles, s, en en esespepecicial al en en lala simulación de sistemas físicos complejos

simulación de sistemas físicos complejos En

En lolos s sisiststememas as SMSMP P (Si(Simemetritric c MuMultltipiprorocecesesesosors)rs), , vavaririos os prproceocesadsadororeses com

compartparten en la la mismisma ma memmemoria oria priprincincipal pal y y periperiférféricos icos de de I/OI/O, , NorNormalmalmentmentee conectados por un bus común. Se conocen como simétricos, ya que ningún conectados por un bus común. Se conocen como simétricos, ya que ningún procesador toma el papel de maestro y los demás de esclavos, sino que todos procesador toma el papel de maestro y los demás de esclavos, sino que todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y periféricos y tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y periféricos y ambos son administrados por el sistema operativo

ambos son administrados por el sistema operativo Los Clustersson conjuntos de

Los Clustersson conjuntos de computcomputadoras independienadoras independientes tes conectaconectadas das en unaen una E

red de área local o por un bis de interconexión y que trabajan cooperativamente red de área local o por un bis de interconexión y que trabajan cooperativamente par

para a reresosolvelver r un un prproboblemlema. a. Es Es clclave ave en en su su fufuncinciononamamieniento to cocontantar r cocon n unun sistema operativo y programas de aplicación capaces de distribuir el trabajo sistema operativo y programas de aplicación capaces de distribuir el trabajo entre las computadoras de la red.

entre las computadoras de la red.

1.2

1.2 Aná

Análisi

lisis de

s de los

los com

compon

ponente

entes

s

1

1..2

2..1

1 C

CP

PU

U

La Unidad Central de Proceso es el lugar donde se realizan las operaciones de La Unidad Central de Proceso es el lugar donde se realizan las operaciones de cálculo y control de los componentes que forman la totalidad del conjunto del cálculo y control de los componentes que forman la totalidad del conjunto del sistema informático.

sistema informático. Las

Las CPU CPU de de las las actuaactuales les compcomputadutadoras oras son son micrmicroproprocesocesadoradores es consconstruitruidosdos sobre un cristal de silicio semiconductor donde se crean todos los elementos sobre un cristal de silicio semiconductor donde se crean todos los elementos qu

que e foformrman an un un cicircrcuiuito to elelecectrtrónónicico o (t(traransnsisistotorreses, , etetc.c.) ) y y lalas s coconenexixiononeses necesarias para formarlo.

necesarias para formarlo.

El microcircuito se encapsula en una pastilla de plástico con una serie de El microcircuito se encapsula en una pastilla de plástico con una serie de conexiones hacia el exterior, en forma de patillas metálicas, que forman su conexiones hacia el exterior, en forma de patillas metálicas, que forman su nexo de unión al resto del sistema informático. Estas pastillas de plástico, con nexo de unión al resto del sistema informático. Estas pastillas de plástico, con una multitud de patillas de conexión metálicas, reciben el nombre de chips. una multitud de patillas de conexión metálicas, reciben el nombre de chips. El microprocesador central de una computadora se divide en:

El microprocesador central de una computadora se divide en: • Unidad de Control (Control Unit o CU en inglés).

• Unidad de Control (Control Unit o CU en inglés).

• Unidad Aritmético-Lógica (Aritmethic Control Unit o ALU en inglés). • Unidad Aritmético-Lógica (Aritmethic Control Unit o ALU en inglés). • Registros.

• Registros.

La Unidad de Control maneja y coordina todas las operaciones del sistema La Unidad de Control maneja y coordina todas las operaciones del sistema info

informármáticotico, , danddando o prioprioridaridades des y y solisolicitancitando do los los servservicios de icios de los los difediferenrentestes componentes para dar soporte a la

componentes para dar soporte a la unidad aritmético-lógicunidad aritmético-lógica en a en sus operacionessus operaciones elementales.

elementales. La

La UnUnidaidad d AriAritmétmétictico-Lo-Lógiógica ca rerealializa za los los didiferferenentes tes cálcálculculos os mamatemtemátiáticos cos yy lógicos que van a ser necesarios para la operatividad de la computadora; debe lógicos que van a ser necesarios para la operatividad de la computadora; debe recordarse que todo el funcionamiento del sistema de una computadora se recordarse que todo el funcionamiento del sistema de una computadora se realiza sobre la base de una serie de operaciones matemáticas en código realiza sobre la base de una serie de operaciones matemáticas en código binario.

binario. Lo

Los s RRegiegistrstros os son son ununa a peqpequeñueña a mememormoria ia ininterterna na exexisistentente te en en la la CPU CPU queque permiten a la ALU el manejo de las instrucciones y los datos precisos para permiten a la ALU el manejo de las instrucciones y los datos precisos para realizar las diferentes operaciones

realizar las diferentes operaciones elementales.elementales.

De la misma forma que la placa principal tiene un bus para conectar la CPU con De la misma forma que la placa principal tiene un bus para conectar la CPU con los diferentes dispositivos del sistema informático, la unidad de control tiene un los diferentes dispositivos del sistema informático, la unidad de control tiene un bus interno para conectar sus c

bus interno para conectar sus componentesomponentes Estructura del CPU

Estructura del CPU • El CPU debe: • El CPU debe:

– Extraer

– Extraer instruccioninstruccioneses –

– InterprInterpretar etar instruccioninstruccioneses – Extraer datos – Extraer datos – Procesar datos – Procesar datos – Escribir datos – Escribir datos Registros Registros • El CPU debe

• El CPU debe tener un espacio de trabajo (almacenamiento temporal)tener un espacio de trabajo (almacenamiento temporal) • Llamados registros

• La cantidad y

• La cantidad y función varía dependiendo del diseño del procesadorfunción varía dependiendo del diseño del procesador • Una de

• Una de las decisiones más importantes de diseñolas decisiones más importantes de diseño • El nivel más

• El nivel más alto en la jerarquía de memoriaalto en la jerarquía de memoria

1

1..2

2..1

1..1

1

A

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TE

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S

Existen dos tipos más comunes: Existen dos tipos más comunes: CISC:

CISC: Su sistema de trabajo se basa en la microprogramación. Consiste enSu sistema de trabajo se basa en la microprogramación. Consiste en hacer que cada instrucción sea interpretada por un miniprograma.

hacer que cada instrucción sea interpretada por un miniprograma. RISC:

RISC: Microprocesador con un conjunto de instrucciones muy reducidas enMicroprocesador con un conjunto de instrucciones muy reducidas en co

contntrarapoposisiciciónón. . Se Se babasasan n en en esestrtrucuctuturaras s sisimpmpleles s y y popor r lo lo tatantnto o susu complejidad total de la CPU es menor.

complejidad total de la CPU es menor. ORGANIZACIÓ

ORGANIZACIÓN Y N Y ARQUITECTUARQUITECTURA INTERNA DE LA RA INTERNA DE LA CPUCPU Diagrama de bloques

Diagrama de bloques

Los bloques funcionales básicos son: la

Los bloques funcionales básicos son: la unidad de procesamiento central (CPU),unidad de procesamiento central (CPU), la memoria principal, y el procesador de Entrada - Salida.

la memoria principal, y el procesador de Entrada - Salida. Uni

Unidad dad de de prproceoceso so cencentratral: l: estesta a es es la la reresposponsansablble e de de la la intinterperpreretactación ión yy ej

ejececucucióión n de de ininststruruccccioionenes s cocontntenenididas as en en la la mememomoriria a prprinincicipapal, l, lalass comunicaciones entre la CPU y la memoria principal se realizan a través de 2 comunicaciones entre la CPU y la memoria principal se realizan a través de 2 canales funcionalmen

canales funcionalmente distintos: el de te distintos: el de direcciondirecciones y es y el de el de datos.datos.

Para introducir en la memoria, una instrucción especifica, la CPU envía a dicha Para introducir en la memoria, una instrucción especifica, la CPU envía a dicha memoria la dirección de la instrucción por el canal de direcciones y recibe por memoria la dirección de la instrucción por el canal de direcciones y recibe por el mismo medio la instrucción que está en esa dirección.

el mismo medio la instrucción que está en esa dirección. Parte de la instrucción es utilizada por la CPU

Parte de la instrucción es utilizada por la CPU para identificar la operación. Estapara identificar la operación. Esta parte se llama código de operación de la instrucción. La información restante parte se llama código de operación de la instrucción. La información restante se utiliza para determinar la o las localidades de los datos con los cuales se va se utiliza para determinar la o las localidades de los datos con los cuales se va a efectuar la operación.

a efectuar la operación.

La acción de leer una instrucción en la CPU y prepararla para su ejecución se La acción de leer una instrucción en la CPU y prepararla para su ejecución se denomina ciclo de búsqueda. Para completar una instrucción la CPU decodifica denomina ciclo de búsqueda. Para completar una instrucción la CPU decodifica el código de operación, genera las señales de control que se necesitan para el código de operación, genera las señales de control que se necesitan para introducir los operandos requeridos y controla la ejecución de la instrucción. introducir los operandos requeridos y controla la ejecución de la instrucción. Por ejemplo, suponiendo que la operación especificada consiste en sumar 2 Por ejemplo, suponiendo que la operación especificada consiste en sumar 2 números requeridos en 2 registros de la CPU y almacenar el resultado en un números requeridos en 2 registros de la CPU y almacenar el resultado en un tercer registro de la CPU. Para efectuar esta instrucción, la CPU identificará los tercer registro de la CPU. Para efectuar esta instrucción, la CPU identificará los 2 registros y generará las señales de control adecuados para conectar los 2 registros y generará las señales de control adecuados para conectar los registr

registros a la os a la unidad de Aritmética y Lógica (ULA).unidad de Aritmética y Lógica (ULA).

La CPU también haría que la ULA funcione como sumadora y dirija la salida La CPU también haría que la ULA funcione como sumadora y dirija la salida hacia el tercer registro. El proceso de realización que especifica una función se hacia el tercer registro. El proceso de realización que especifica una función se denomina ciclo de ejecución.

denomina ciclo de ejecución.

Los nombres ciclos de búsqueda y ciclos de ejecución derivan de la naturaleza Los nombres ciclos de búsqueda y ciclos de ejecución derivan de la naturaleza cí

cíclclicica a de de la la opopereracacióión n de de la la cocompmpututadadorora a ununa a vevez z quque e esesta ta emempipiezeza a aa funcionar repite los ciclos de búsqueda y ejecución de manera continua. Para funcionar repite los ciclos de búsqueda y ejecución de manera continua. Para hacer referencia a cada ciclo suele utilizar el termino ciclo de maquina.

hacer referencia a cada ciclo suele utilizar el termino ciclo de maquina. La CPU puede

La CPU puede dividirse funcionaldividirse funcionalmente en 3 mente en 3 subunidadsubunidades, la es, la unidad de control,unidad de control, de

dedidicacada da a a lolos s ciciclclos os de de búbúsqsqueueda da y y ejejececucucióión, n, la la ULULA A quque e dedesesempmpeñeñaa funciones aritméticas como por ejemplo, suma y resta, de lógica por ejemplo funciones aritméticas como por ejemplo, suma y resta, de lógica por ejemplo AND, OR y un conjunto de registros dedicados al almacenamiento de datos en AND, OR y un conjunto de registros dedicados al almacenamiento de datos en la CPU y a ciertas funciones de control.

la CPU y a ciertas funciones de control. Registro e instrucciones de la CPU

Registro e instrucciones de la CPU  – 

 – 

 –  InstruccionesInstrucciones  – 

 –  Aritmética y LógicaAritmética y Lógica  – 

 –  MovimientosMovimientos  – 

 –  De datosDe datos  – 

 –  Operaciones de datos en Operaciones de datos en bloquebloque  – 

 –  Instrucciones de control de programaInstrucciones de control de programa  – 

 –  Instrucciones de Entrada-SalidaInstrucciones de Entrada-Salida

La CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de La CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de dat

datos os de de altalta a velvelociocidad dad llallamadmada a rregiegistrstro. o. AlgAlgunounos s de de los los reregisgistrtros os estestánán dedicados al control, y solo la unidad de control tiene acceso a ellos. Los dedicados al control, y solo la unidad de control tiene acceso a ellos. Los registros restantes son los registros de uso general y el programador es el registros restantes son los registros de uso general y el programador es el usuario que tiene acceso a ellos.

usuario que tiene acceso a ellos.

Dentro del conjunto básico de registros de control se deben incluir a los Dentro del conjunto básico de registros de control se deben incluir a los siguientes:

siguientes:  – 

 –  Contador de programa (PC)Contador de programa (PC)  – 

 –  Registro de direcciones de la memoria (MAR)Registro de direcciones de la memoria (MAR)  – 

 –  Registro de datos (RD)Registro de datos (RD)  – 

 –  Registro de instrucciones (ER)Registro de instrucciones (ER)  – 

 –  Palabra de estado de programa (PSW)Palabra de estado de programa (PSW)

(PC): La función del PC consiste en seguir la pista de la instrucción por buscar (PC): La función del PC consiste en seguir la pista de la instrucción por buscar (capturar) en el siguiente ciclo de maquina, por lo tanto contiene la dirección (capturar) en el siguiente ciclo de maquina, por lo tanto contiene la dirección de la siguiente instrucción por ejecutar. El PC es modificado dentro del ciclo de de la siguiente instrucción por ejecutar. El PC es modificado dentro del ciclo de búsqueda de la instrucción actual mediante la suma de una constante. El búsqueda de la instrucción actual mediante la suma de una constante. El número que se agrega al PC es la longitud de una instrucción en palabras.

número que se agrega al PC es la longitud de una instrucción en palabras. Por lo tanto, si una instrucción tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC, Por lo tanto, si una instrucción tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC, si una instrucción tiene dos palabras de largo se agrega 2, y

si una instrucción tiene dos palabras de largo se agrega 2, y así así  sucesivamente.

sucesivamente.

1

1..2

2..1

1..2

2

T

TIIP

PO

OS

S

 – 

 –  Supercomputadoras: Una supercomputadora es el tipo de computadoraSupercomputadoras: Una supercomputadora es el tipo de computadora

má

más s popotetentnte e y y mámás s rárápipida da quque e exexisiste te en en un un momomementnto o dadadodo. . EsEstatass má

máququininas as esestátán n didiseseñañadadas s papara ra prprococesesar ar enenorormemes s cacantntididadades es dede informa

información en poco tiempo y ción en poco tiempo y son dedicadas a una tarea específica.son dedicadas a una tarea específica.

Así mismo son las más caras, sus precios alcanzan los 30 MILLONES de Así mismo son las más caras, sus precios alcanzan los 30 MILLONES de dólares y más; y cuentan con un control de temperatura especial, esto dólares y más; y cuentan con un control de temperatura especial, esto para disipar el calor que algunos componentes alcanzan a tener. Unos para disipar el calor que algunos componentes alcanzan a tener. Unos ejemplos de tareas a las que son expuestas las supercomputadoras son los ejemplos de tareas a las que son expuestas las supercomputadoras son los siguientes:

siguientes: 1.

1. BúsqBúsqueda y esueda y estuditudio de la enero de la energía y argía y armas numas nuclearcleareses 2.

2. BúsqBúsqueda de yaciueda de yacimienmientos petrtos petrolífolíferoeros con grands con grandes bases de dates bases de datosos sísmicos

sísmicos 3.

3. El eEl estudstudio y pio y predrediccióicción de n de tortornadosnados.. 4.

4. El estEl estudio y prudio y prediccedicción del clión del clima de cuima de cualquialquier parter parte del munde del mundoo 5.

5. La elabLa elaboracioración de maquón de maquetas y proetas y proyectos dyectos de la creae la creación de avición de avionesones,, simuladores de vuelo

simuladores de vuelo

Debido a su precio, son muy pocas las supercomputadoras que se construyen Debido a su precio, son muy pocas las supercomputadoras que se construyen en un año.

en un año.  – 

 –  MaMacrcrococomompuputatadodoraras: s: o o MaMaininfrframames es LaLas s mamacrcrococomompuputatadodoraras s sosonn tamb

también ién conoconocidacidas s como como MainMainframeframes. s. Los Los mainmainframframes es son son grangrandes,des, ráp

usuarios simul

usuarios simultáneamente, así como cientos de dispositivos de entrada táneamente, así como cientos de dispositivos de entrada yy salida.

salida. Lo

Los s maimainfrnframeames s tietienen nen un un coscosto to que que va va desdesde de 350350,00,000 0 dóldólarares es hashastata var

varios ios mimillollones nes de de dóldólarares. es. De De alalgunguna a forforma ma los los mamainfinframrames es son son mámáss poderosos que las supercomputadoras porque soportan más programas poderosos que las supercomputadoras porque soportan más programas simultáneamente. PERO las supercomputadoras pueden ejecutar un sólo simultáneamente. PERO las supercomputadoras pueden ejecutar un sólo programa más rápido que un mainframe.

programa más rápido que un mainframe.

En el pasado, los Mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos En el pasado, los Mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos enteros de algún edificio, hoy en día, un Mainframe es parecido a una enteros de algún edificio, hoy en día, un Mainframe es parecido a una hilera de archiveros en algún cuarto con piso falso, esto para ocultar los hilera de archiveros en algún cuarto con piso falso, esto para ocultar los cientos de cables d e los periféricos, y su temperatura tiene que estar cientos de cables d e los periféricos, y su temperatura tiene que estar controlada.

controlada.  – 

 –  Minicomputadoras En 1960 surgió la minicomputadora, una versión másMinicomputadoras En 1960 surgió la minicomputadora, una versión más pequeña de la Macrocomputadoras. Al ser orientada a tareas específicas, pequeña de la Macrocomputadoras. Al ser orientada a tareas específicas, no necesitaba de todos los

no necesitaba de todos los periféricoperiféricos que s que necesita un Mainframe, y estonecesita un Mainframe, y esto ayudo a reducir el precio y costos de mantenimiento.

ayudo a reducir el precio y costos de mantenimiento. La

Las s mimininicocompmpututadadororas as en en tatamamaño ño y y popodeder r de de prprococesesamamieientnto, o, sese encuentran entre los mainframes y las estaciones de

encuentran entre los mainframes y las estaciones de trabajo. En general,trabajo. En general, una minicomputadora, es un sistema multiproceso (varios procesos en una minicomputadora, es un sistema multiproceso (varios procesos en paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneamente. paralelo) capaz de soportar de 10 hasta 200 usuarios simultáneamente. A

Actctuaualmlmenente te se se ususan an papara ra alalmamacecenanar r grgranandedes s babaseses s de de dadatotos,s, automatización industrial y aplicaciones multiusuario.

automatización industrial y aplicaciones multiusuario.  – 

 –  MicMicrocrocompuomputadortadoras as o o PC´sPC´s: : Las Las micrmicrocomocomputaputadoradoras s o o CompComputadutadorasoras P

Peerrssoonnaallees s ((PPCC´´ss) ) ttuuvviieerroon n ssu u oorriiggeen n ccoon n lla a ccrreeacaciióón n dde e llooss micr

microproprocesocesadoradores. es. Un Un micrmicroproprocesaocesador dor es es “una “una compcomputadutadora ora en en unun ch

chipip”, ”, o o sesea a un un cicirrcucuitito o inintetegrgradado o inindedepependndieientnte. e. LaLas s PCPC´s ´s sosonn co

compmpututadadororas as papara ra ususo o pepersrsononal al y y rrelelatativivamamenente te soson n babararatatas s yy actualmente se encuentran en las

actualmente se encuentran en las oficinas, escuelas y hogares.oficinas, escuelas y hogares.

Existen otros tipos de microcomputadoras, como la Macintosh®, que no Existen otros tipos de microcomputadoras, como la Macintosh®, que no son compatibles con la IBM, pero que en muchos de los casos se les son compatibles con la IBM, pero que en muchos de los casos se les llaman también “PC´s”, por ser de uso personal.

llaman también “PC´s”, por ser de uso personal.

En la actualidad existen variados tipos en el diseño de

En la actualidad existen variados tipos en el diseño de PC´s:PC´s: 1.

1. CompComputadutadoras peroras personasonales, con el gabiles, con el gabinete tipo minete tipo mini torrni torré, separé, separado delado del monitor

monitor 2.

2. CompComputadutadoras persoras personalonales portátes portátiles “Liles “Laptoaptop” o p” o “Note“Notebookbook”” 3.

3. ComCompuputadtadoraoras s perpersonsonaleales s más comumás comunesnes, , con el con el gabgabineinete te horhorizizontontal,al, separado del monitor

separado del monitor 4.

4. ComCompuputadtadoraoras s perpersosonalnales es quque e estestán en án en ununa a solsola a ununidaidad d comcompacpacta elta el monitor y el CPU

monitor y el CPU 5.

5. LaLas s cocompmpututadadororas as “l“lapaptotopsps” ” soson n aqaqueuellllas as cocompmpututadadororas as quque e esestátánn diseñadas para poder ser transportadas de un lugar a

diseñadas para poder ser transportadas de un lugar a otrootro. Se . Se alimentanalimentan por medio de baterías recargables, pesan entre 2 y 5 kilos y la mayoría por medio de baterías recargables, pesan entre 2 y 5 kilos y la mayoría trae integrado una pantalla de LCD (Liquid Crys tal

trae integrado una pantalla de LCD (Liquid Crys tal Display)Display) 6.

6. EstaEstacionciones es de de trabtrabajo ajo o o WWorksorkstatiotationn

Las estaciones de trabajo se encuentran entre las minicomputadoras y las Las estaciones de trabajo se encuentran entre las minicomputadoras y las macrocomputadoras (por el procesamiento). Las estaciones de trabajo son un macrocomputadoras (por el procesamiento). Las estaciones de trabajo son un tipo de computadoras que se utilizan para aplicaciones que requieran de poder tipo de computadoras que se utilizan para aplicaciones que requieran de poder de

de procesaprocesamiento miento moderado moderado y y relativamrelativamente ente capacidades capacidades de de gráficos gráficos dede alta calidad. Son usadas para:

alta calidad. Son usadas para:  – 

 – 

 –  CAD (Diseño asistido por CAD (Diseño asistido por computadora)computadora)  – 

 –  CAM (manufactura asistida por computadora)CAM (manufactura asistida por computadora)  – 

 –  PublicidadPublicidad  – 

 –  Creación de SoftwareCreación de Software

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Dentro de las características más importantes se encuentran las

Dentro de las características más importantes se encuentran las siguientes:siguientes: · Memoria

· Memoria

· Unidad aritmética lógica · Unidad aritmética lógica

· Unidad o procesador de control · Unidad o procesador de control

. Memoria principal (interna o central) . Memoria principal (interna o central)

Se almacenan datos y programas, hay dos operaciones que se hacen en la Se almacenan datos y programas, hay dos operaciones que se hacen en la memoria (lee y escribe) entonces se dice que es donde almacena, se lee y se memoria (lee y escribe) entonces se dice que es donde almacena, se lee y se escribe.

escribe.

Es un conjunto de células numeradas y dos registros especiales con los que Es un conjunto de células numeradas y dos registros especiales con los que realiza las

realiza las transacciones.transacciones.

El registro de dirección que indica el número de la célula afectada y el de El registro de dirección que indica el número de la célula afectada y el de intercambio que contiene la información leída o la que hay que escribir en la intercambio que contiene la información leída o la que hay que escribir en la célula de cuestión.

célula de cuestión.

La memoria central o simplemente memoria (interna o principal) se utiliza para La memoria central o simplemente memoria (interna o principal) se utiliza para almacenar información. En general, la información almacenada en memoria almacenar información. En general, la información almacenada en memoria puede ser de dos tipos: las instrucciones de un programa y los datos con los puede ser de dos tipos: las instrucciones de un programa y los datos con los que se operan las

que se operan las instruccioninstrucciones.es. P

Por or ejejememplplo: o: PParara a quque e un un prprogograrama ma se se pupuededa a ejejececututar ar (c(cororrrerer, , rrododarar,, funcionar,…), debe ser situado en la memoria, en una operación denominada funcionar,…), debe ser situado en la memoria, en una operación denominada carga (load) del programa.

carga (load) del programa.

La memoria central de una computadora es una zona de almacenamiento La memoria central de una computadora es una zona de almacenamiento organizada en centenares o millares de unidades de almacenamiento individual organizada en centenares o millares de unidades de almacenamiento individual celdas.

celdas.

La unidad elemental de memoria se llama byte (octeto). Un byte tiene la La unidad elemental de memoria se llama byte (octeto). Un byte tiene la capacidad de almacenar un carácter de información, y esta formado por un capacidad de almacenar un carácter de información, y esta formado por un conjunto de unidades más pequeñas de almacenamiento denominadas bits, conjunto de unidades más pequeñas de almacenamiento denominadas bits, que son dígitos binarios (0 ó 1). Generalmente se acepta que un byte contiene que son dígitos binarios (0 ó 1). Generalmente se acepta que un byte contiene ocho bits.

ocho bits.

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Funciones que realiza: Funciones que realiza:

La Unidad central de proceso o CPU, se

La Unidad central de proceso o CPU, se puede definir comopuede definir como

• Un circuito microscópico que interpreta y ejecuta instrucciones. • Un circuito microscópico que interpreta y ejecuta instrucciones.

• La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en los ordenadores. • La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en los ordenadores. Habitualmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único Habitualmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un único trozo de silicio que

trozo de silicio que contiene millones de componentes electrónicos.contiene millones de componentes electrónicos.

• El microprocesador de la CPU está formado por una unidad aritmético lógica • El microprocesador de la CPU está formado por una unidad aritmético lógica que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas (determina si una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole); por una afirmación es cierta o falsa mediante las reglas del álgebra de Boole); por una serie de registros donde se almacena información temporalmente, y por una serie de registros donde se almacena información temporalmente, y por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones.

una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones. •

• PParara a acacepeptatar r órórdedenenes s dedel l ususuauaririo, o, acaccecededer r a a lolos s dadatotos s y y prpresesenentatar r loloss rresesulultatadosdos, , la la CPCPU U se se cocomumuninica ca a a trtravavés és de de un un coconjnjununto to de de cicircrcuiuitotos s oo

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conenexixionones es llllamamadado o bubus. s. El El bubus s coconenectcta a la la CPCPU U a a lolos s didispspososititivivos os dede almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por almacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por ejemplo, un teclado o un ratón) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un ejemplo, un teclado o un ratón) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un monitor o una impresora).

monitor o una impresora).

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ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (ROM) ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (ROM) La arquitectura (estructu

La arquitectura (estructura) interna de un CI-ROM es muy compleja y ra) interna de un CI-ROM es muy compleja y nono necesitamos conocer todos sus detalles. Sin embargo es

necesitamos conocer todos sus detalles. Sin embargo es constructivo observarconstructivo observar un diagrama simplificado de la estructura interna. Existen cuatro partes

un diagrama simplificado de la estructura interna. Existen cuatro partes básicas: decodificador de renglones, arreglo de registros y buffer de salida básicas: decodificador de renglones, arreglo de registros y buffer de salida

•

• Arreglo de registrosArreglo de registros

El arreglo de registros almacena los datos que han sido programados en la El arreglo de registros almacena los datos que han sido programados en la ROM. Cada registro contiene un número de celdas de memoria que es igual al ROM. Cada registro contiene un número de celdas de memoria que es igual al tamaño de la palabra. En este caso, cada registro almacena una palabra de 8 tamaño de la palabra. En este caso, cada registro almacena una palabra de 8 bits. Los registros se disponen en un arreglo de matriz< cuadrada que es bits. Los registros se disponen en un arreglo de matriz< cuadrada que es común a muchos circuitos de semiconductor. Podemos especificar la posición común a muchos circuitos de semiconductor. Podemos especificar la posición de cada registro como una ubicada en un reglón y una

de cada registro como una ubicada en un reglón y una columna específicolumna específicos.cos. Las 8 salidas de datos

Las 8 salidas de datos de cada registro se conectan a un canal de cada registro se conectan a un canal de datos internode datos interno que corre atreves de todo el circuito. Cada registro tiene dos entradas de que corre atreves de todo el circuito. Cada registro tiene dos entradas de habilitación (E); ambas tienen que ser altas a fin de que los datos del registro habilitación (E); ambas tienen que ser altas a fin de que los datos del registro sean colocados en el canal.

sean colocados en el canal.

•

• Decodificadores de direcciones.Decodificadores de direcciones.

El código de dirección aplicado A3, A2, A1, A0, determina que registro será El código de dirección aplicado A3, A2, A1, A0, determina que registro será habilitado para colocar su palabra de datos en 8 bits en el canal. Los bits de habilitado para colocar su palabra de datos en 8 bits en el canal. Los bits de dirección A1, A0, se alimentan de un decodificador uno de 4 que activa una dirección A1, A0, se alimentan de un decodificador uno de 4 que activa una línea de selección de renglón, y los bits de dirección A3, A2, se alimentan de un línea de selección de renglón, y los bits de dirección A3, A2, se alimentan de un segundo decodificador uno de cuatro que activa una línea de selección de segundo decodificador uno de cuatro que activa una línea de selección de co

colulummnna. a. SSoolalammenentte e uun n rregegisistrtro o esestatará rá en en el el rrenenglglón ón y y la la ccololumumnnaa seleccionados por las entradas de

seleccionados por las entradas de difracción, y estará habilitado.difracción, y estará habilitado.

•

• Buffer de salidaBuffer de salida

El registro habilitado por las entradas de selección coloca el dato que tiene El registro habilitado por las entradas de selección coloca el dato que tiene sobre el canal de datos. Estos datos entraran en los buffers de salida mismos sobre el canal de datos. Estos datos entraran en los buffers de salida mismos que se

que se encargan de trasmitirlos hacia las salidas externas siempre y cuando encargan de trasmitirlos hacia las salidas externas siempre y cuando CSCS este en bajo. Si CS esta en alto, los buffers de salida se encuentran en el este en bajo. Si CS esta en alto, los buffers de salida se encuentran en el estado de alta impedancia, con lo que

estado de alta impedancia, con lo que D7 asta D0 D7 asta D0 estarán flotando0estarán flotando0

ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (RAM)

ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (RAM)

Como sucede con la ROM, es útil pensar que la RAM consta de varios registros, Como sucede con la ROM, es útil pensar que la RAM consta de varios registros, cada uno de los

cada uno de los cuales almacenan una sola palabra de datos y cuales almacenan una sola palabra de datos y tiene unatiene una

dirección única. Las RAMS comúnmente vienen con capacidades de palabras de dirección única. Las RAMS comúnmente vienen con capacidades de palabras de 1K, 4K, 8K, 16K, 64K, 128K, 256K, y 1024K, y tamaños de palabras de 1, 4, u 8 1K, 4K, 8K, 16K, 64K, 128K, 256K, y 1024K, y tamaños de palabras de 1, 4, u 8

bits. Como veremos mas adelante , la capacidad de las

bits. Como veremos mas adelante , la capacidad de las palabras y el tamañopalabras y el tamaño de estas puede extenderse combinando circuios integrados de memoria. de estas puede extenderse combinando circuios integrados de memoria.

•

• Operación de lectura.Operación de lectura.

El código de dirección selecciona un registro del circuito de memoria para leer El código de dirección selecciona un registro del circuito de memoria para leer o escribir. A fin de leer el contenido de registro seleccionado, la entrada

o escribir. A fin de leer el contenido de registro seleccionado, la entrada lectura/escri

lectura/escritura (R/-W)* debe ser un 1. tura (R/-W)* debe ser un 1. Además, la entrada (CS) Además, la entrada (CS) selección de CIselección de CI debe ser activada (un 0 de este caso). La combinación de R/-W es igual a 1 y debe ser activada (un 0 de este caso). La combinación de R/-W es igual a 1 y CS es igual a 0

CS es igual a 0 habilita los buffers de salida de manera que habilita los buffers de salida de manera que el contenido deel contenido de registro seleccionado aparecerá en las cuatro salidas de datos. R/-W igual a 1 registro seleccionado aparecerá en las cuatro salidas de datos. R/-W igual a 1 también deshabilit

también deshabilita los buffers de ea los buffers de entrada de manera que las entradas dentrada de manera que las entradas de datos no afecten la memoria durante la operación de

datos no afecten la memoria durante la operación de lecturalectura

•

• Operación de escrituraOperación de escritura

Para escribir una nueva palabra de cuatro bits en el registro seleccionado se Para escribir una nueva palabra de cuatro bits en el registro seleccionado se requiere que R/-W igual a 0 y CS igual 0. Esta combinación habilita los buffers requiere que R/-W igual a 0 y CS igual 0. Esta combinación habilita los buffers de entrada de manera que la palabra de cuatro bits aplicada a las entradas de de entrada de manera que la palabra de cuatro bits aplicada a las entradas de datos se cargara en el registro seccionado. R/-W igual a 0 también deshabilita datos se cargara en el registro seccionado. R/-W igual a 0 también deshabilita los buffers de salida que son de tres estados, de manera que las salidas de los buffers de salida que son de tres estados, de manera que las salidas de datos se encuentran en el

datos se encuentran en el estado de alta-z, durante una operación de estado de alta-z, durante una operación de escritura.escritura. La operación de escritura, desde luego, destruye la palabra que antes estaba La operación de escritura, desde luego, destruye la palabra que antes estaba almacenada en la dirección.

almacenada en la dirección.

•

• Selección de CI.Selección de CI.

Muchos circuitos de memoria tienen una o mas entradas CS que se usan para Muchos circuitos de memoria tienen una o mas entradas CS que se usan para habilitar o deshabilitar el circuito en

habilitar o deshabilitar el circuito en su totalidad. En el su totalidad. En el modo deshabilitadomodo deshabilitado todas las salidas y entradas de datos

todas las salidas y entradas de datos se deshabilitas (alta-z) de manera que nose deshabilitas (alta-z) de manera que no puede tener lugar no la

puede tener lugar no la operación de lectura ni de escritura. En este operación de lectura ni de escritura. En este modo enmodo en contenido de la memoria no se

contenido de la memoria no se afecta. La razón para tener entradas CS afecta. La razón para tener entradas CS seráserá mas clara cuando se combinen CI de memoria para tener mayores memorias. mas clara cuando se combinen CI de memoria para tener mayores memorias. Observe que muchos fabricantes llaman a

Observe que muchos fabricantes llaman a estas entradas CE (habilitación deestas entradas CE (habilitación de circuito)

circuito). Cuando las entradas CS o . Cuando las entradas CS o CE se encuentran en un estado CE se encuentran en un estado activo, seactivo, se dice que el CI

dice que el CI de memoria a sido seleccionado; de otro modo se dice de memoria a sido seleccionado; de otro modo se dice que noque no esta seleccionado. Muchos CI de memoria están diseñados para consumir una esta seleccionado. Muchos CI de memoria están diseñados para consumir una potencia mucho menor cuando están

potencia mucho menor cuando están seleccionaseleccionados. En sistemas de dos. En sistemas de memoriamemoria grandes, para una operación dada de memoria, serán seleccionados una o más grandes, para una operación dada de memoria, serán seleccionados una o más CI de memoria mientras que los demás no.

CI de memoria mientras que los demás no.

•

•  Terminales comunes de entrada/ salida Terminales comunes de entrada/ salida

A fin de conservar terminales en un encapsulado de CI, los fabricantes a A fin de conservar terminales en un encapsulado de CI, los fabricantes a men

menudo udo comcombinbinan an los los fufuncincioneones s de de ententradradas as y y salsalidida a de de datdatos os utiutilizlizandandoo terminales comunes de entrada/salida. La entrada R/-W controla la función de terminales comunes de entrada/salida. La entrada R/-W controla la función de est

estas as tertermiminalnales es E/E/S. S. DurDurantante e una una opeoperacración ión de de leclecturtura, a, las las tertermiminalnales es dede entrada y salida actúan como salida de datos que reproducen el contenido de entrada y salida actúan como salida de datos que reproducen el contenido de la localidad de dirección seleccionada. Durante una operación de escritura, las la localidad de dirección seleccionada. Durante una operación de escritura, las terminales de S/E actúan como entrada de datos. A las cuales se aplican los terminales de S/E actúan como entrada de datos. A las cuales se aplican los datos al ser escritos.

datos al ser escritos.

ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (EPROM) ARQUITECTURA DE LA MEMORIA (EPROM)

•

• ROM programable y borrableROM programable y borrable

Una EPROM puede ser programada por el usuario y también puede borrarse y Una EPROM puede ser programada por el usuario y también puede borrarse y reprogramarse tantas veces como desee. Una vez programada, la EPROM es reprogramarse tantas veces como desee. Una vez programada, la EPROM es una memoria no

una memoria no volátil que contendrá sus volátil que contendrá sus datos almacenados indefinidamendatos almacenados indefinidamente.te. El proceso para programar una EPROM implica la aplicación de niveles de El proceso para programar una EPROM implica la aplicación de niveles de voltaje especiales (comúnmente en un orden de 10 a 25 volts) a las entradas voltaje especiales (comúnmente en un orden de 10 a 25 volts) a las entradas adecuadas del circuito en una cantidad de tiempo especificada (por lo general adecuadas del circuito en una cantidad de tiempo especificada (por lo general

50

50 miminunutotos) s) popor r la la lolocacalilidadad d de de didirereccccióión. n. El El prprococeseso o de de prprogograramamaciciónón generalmente es efectuado por un circuito especial de programación que esta generalmente es efectuado por un circuito especial de programación que esta separando del circuito en el

separando del circuito en el cual la EPROM eventualmente trabajara. El cual la EPROM eventualmente trabajara. El procesoproceso de programación completo puede llevar barios minutos para un microcircuito de programación completo puede llevar barios minutos para un microcircuito EPROM.

EPROM.

En una EPROM las celdas de almacenamiento son transistores MOSFET que En una EPROM las celdas de almacenamiento son transistores MOSFET que tienen una compuerta de cilicio sin ninguna conexión eléctrica (es decir, una tienen una compuerta de cilicio sin ninguna conexión eléctrica (es decir, una compuerta flotante). En un estado normal, cada transistor esta apagado y

compuerta flotante). En un estado normal, cada transistor esta apagado y cadacada ce

celdlda a guguararda da un un 1 1 lólógigico co un un trtranansisiststor or pupuedede e enencecendndererse se memedidianante te lala ap

aplilicacacición ón de de un un cucursrso o de de prprogograramamacición ón de de alalto to vovoltltajaje, e, el el cucual al ininyeyectctaa electrones de alta energía en la región formada por la compuerta flotante. electrones de alta energía en la región formada por la compuerta flotante. Estos electrones permanecen en

Estos electrones permanecen en esta región una esta región una vez que ha vez que ha finalizado el pulsofinalizado el pulso ya que no existe ninguna trayectoria de descarga.

ya que no existe ninguna trayectoria de descarga.

Una ves que sea programado una celda de la EPROM se puede borrar su Una ves que sea programado una celda de la EPROM se puede borrar su contenida exponiendo la EPROM a la luz ultravioleta (UV), la cual se aplica a contenida exponiendo la EPROM a la luz ultravioleta (UV), la cual se aplica a través de la ventana que se encuenta sobre el encapsulado del circuito. La luz través de la ventana que se encuenta sobre el encapsulado del circuito. La luz (UV) produce una foto corriente que va desde la compuerta flotante hacia el (UV) produce una foto corriente que va desde la compuerta flotante hacia el sustrato de cilicio; con esto se apaga el transistor y se lleva de nuevo la celda sustrato de cilicio; con esto se apaga el transistor y se lleva de nuevo la celda hacia el estado uno lógico. Este proceso de borrado requiere entre 15 a 20 hacia el estado uno lógico. Este proceso de borrado requiere entre 15 a 20 mi

minutnutos os de de exexposposiciición ón a a los los rayrayos os (U(UV). V). DesDesafoaforturtunadnadameamentente, , no no exexististee ninguna forma de borrar solo algunas celdas; la luz (UV) borra todas las celdas ninguna forma de borrar solo algunas celdas; la luz (UV) borra todas las celdas al mismo tiempo por lo que una EPROM barrada almacena solamente unos al mismo tiempo por lo que una EPROM barrada almacena solamente unos lógicos. Una vez borrada puede volverse a programar.

lógicos. Una vez borrada puede volverse a programar.

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RAM: Siglas de M: Siglas de RanRandom Access Memodom Access Memory, un ry, un tipo de tipo de memomemoria a ria a la que la que sese puede acceder de forma aleatoria; esto es, se puede acceder a cualquier puede acceder de forma aleatoria; esto es, se puede acceder a cualquier byte de la memoria sin pasar por los bytes precedentes. RAM es el tipo byte de la memoria sin pasar por los bytes precedentes. RAM es el tipo más común de memoria en

más común de memoria en las computadoras y en las computadoras y en otros dispositiotros dispositivos, talesvos, tales como las impresoras.

como las impresoras. Hay dos tipos básicos de RAM: Hay dos tipos básicos de RAM:

•DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica •DRAM (Dynamic RAM), RAM dinámica •SRAM (Static RAM), RAM estática •SRAM (Static RAM), RAM estática

Los dos tipos difieren en la tecnología que usan para almacenar los datos. La Los dos tipos difieren en la tecnología que usan para almacenar los datos. La RAM dinámica necesita ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras RAM dinámica necesita ser refrescada cientos de veces por segundo, mientras que la RAM estática no necesita ser refrescada tan frecuentemente, lo que la que la RAM estática no necesita ser refrescada tan frecuentemente, lo que la hace más rápida, pero también más cara que la RAM dinámica. Ambos tipos hace más rápida, pero también más cara que la RAM dinámica. Ambos tipos son volátiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se son volátiles, lo que significa que pueden perder su contenido cuando se desconecta la alimentación.

desconecta la alimentación.

En el lenguaje común, el término RAM es sinónimo de memoria principal, la En el lenguaje común, el término RAM es sinónimo de memoria principal, la memoria disponible para programas. En contraste, ROM (Read Only Memory) memoria disponible para programas. En contraste, ROM (Read Only Memory) se refiere a la memoria especial generalmente usada para almacenar

se refiere a la memoria especial generalmente usada para almacenar

programas que realizan tareas de arranque de la máquina y de diagnósticos. La programas que realizan tareas de arranque de la máquina y de diagnósticos. La mayoría de los

mayoría de los computadorcomputadores personales tienen una es personales tienen una pequeña cantidad de ROMpequeña cantidad de ROM (algunos Kbytes). De hecho, ambos tipos de memoria ( ROM y RAM )permiten (algunos Kbytes). De hecho, ambos tipos de memoria ( ROM y RAM )permiten acceso aleatorio. Sin embargo, para ser precisos, hay que referirse a la

acceso aleatorio. Sin embargo, para ser precisos, hay que referirse a la memoria RA

memoria RAM como memoria de lectura y M como memoria de lectura y escritura, y a la escritura, y a la memoria ROM comomemoria ROM como memoria de solo lectura.

memoria de solo lectura.

Se habla de RAM como memoria volátil, mientras que ROM es memoria Se habla de RAM como memoria volátil, mientras que ROM es memoria no-volátil.

La mayoría de

La mayoría de los computadores personallos computadores personales contienen una es contienen una pequeña cantidadpequeña cantidad de ROM que almacena programas críticos tales como aquellos que permiten de ROM que almacena programas críticos tales como aquellos que permiten arrancar la máquina (BIOS CMOS). Además, las ROMs son usadas de forma arrancar la máquina (BIOS CMOS). Además, las ROMs son usadas de forma generalizada en calculadoras y

generalizada en calculadoras y dispositidispositivos periféricos tales vos periféricos tales como impresorascomo impresoras laser, cuyas ‘fonts’ estan

laser, cuyas ‘fonts’ estan almacenadas en ROMsalmacenadas en ROMs  Tipos de memoria RAM

 Tipos de memoria RAM

•

• VRAM:VRAM:

Si

Siglglas as de de VíVídedeo o RRAMAM, , ununa a mememomoriria a de de prpropopósósitito o esespepecicial al ususadada a popor r loloss adaptadores de vídeo. A diferencia de la convencional memoria RAM, la VRAM adaptadores de vídeo. A diferencia de la convencional memoria RAM, la VRAM puede ser accedida por dos diferentes dispositivos de forma simultánea. Esto puede ser accedida por dos diferentes dispositivos de forma simultánea. Esto permite que un monitor pueda acceder a la VRAM para las actualizaciones de la permite que un monitor pueda acceder a la VRAM para las actualizaciones de la pantalla al mismo tiempo que un procesador gráfico suministra nuevos datos. pantalla al mismo tiempo que un procesador gráfico suministra nuevos datos. VRAM permite mejores rendimientos gráficos aunque es más cara que la una VRAM permite mejores rendimientos gráficos aunque es más cara que la una RAM normal

RAM normal

•

• SIMM:SIMM:

Siglas de Single In line Memory Module, un tipo de encapsulado consistente en Siglas de Single In line Memory Module, un tipo de encapsulado consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, y que una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, y que se inserta en un zócalo SIMM en la placa madre o en la placa de memoria. Los se inserta en un zócalo SIMM en la placa madre o en la placa de memoria. Los SI

SIMMMMs s soson n mámás s fáfácicileles s de de ininststalalar ar quque e lolos s anantitiguguos os chchipips s de de mememomoririaa indi

individuvidualesales, , y y a a difediferenrencia de cia de elloellos s son medidoson medidos s en bytes en bytes en lugar de en lugar de bitsbits. . ElEl primer formato que se hizo popular en los computadores personales tenía 3.5 primer formato que se hizo popular en los computadores personales tenía 3.5″″

de largo y

de largo y usabusaba a un conectun conector de or de 32 pins. Un 32 pins. Un forformato más largo de 4.25mato más largo de 4.25″″, que, que

us

usa a 72 72 cocontntacactotos s y y pupuedede e alalmamacecenanar r hahaststa a 64 64 mmegegababytytes es de de RRAM AM eses actualmente el más frecuente. Un PC usa tanto memoria de nueve bits (ocho actualmente el más frecuente. Un PC usa tanto memoria de nueve bits (ocho bits y un bit de paridad, en 9 chips de memoria RAM dinámica) como memoria bits y un bit de paridad, en 9 chips de memoria RAM dinámica) como memoria de ocho bits sin paridad. En el primer caso los ocho primeros son para datos y de ocho bits sin paridad. En el primer caso los ocho primeros son para datos y el noveno es para el chequeo de paridad

el noveno es para el chequeo de paridad

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• DIMM:DIMM:

Siglas de Dual In line Memory Module, un tipo de encapsulado, consistente en Siglas de Dual In line Memory Module, un tipo de encapsulado, consistente en una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, que una pequeña placa de circuito impreso que almacena chips de memoria, que se inserta en un zócalo DIMM en la placa madre y usa generalmente un se inserta en un zócalo DIMM en la placa madre y usa generalmente un conector de 168 contactos.

conector de 168 contactos.

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• DIP:DIP:

Si

Siglglas as de de DuDual al In In liline ne PPacackakagege, , un un titipo po de de enencacapspsululadado o coconsnsisistetentnte e enen almacenar un chip de memoria en una caja rectangular con dos filas de pines almacenar un chip de memoria en una caja rectangular con dos filas de pines de conexión en cada lado.

de conexión en cada lado.

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• RAM Disk:RAM Disk:

Se refiere a la RAM que ha sido configurada para simular un disco duro. Se Se refiere a la RAM que ha sido configurada para simular un disco duro. Se puede acceder a los ficheros de un RAM disk de la misma forma en la que se puede acceder a los ficheros de un RAM disk de la misma forma en la que se a

acccceeddeen n a a lloos s dde e uun n ddiisscco o dduurroo. . SSiin n eemmbbaarrggoo, , lloos s RRAAM M ddiissk k ssoonn aproximadamente miles de veces más rápidos que los discos duros, y son aproximadamente miles de veces más rápidos que los discos duros, y son particularmente útiles para aplicaciones que precisan de frecuentes accesos a particularmente útiles para aplicaciones que precisan de frecuentes accesos a disco.

disco. Da

Dado do quque e esestátán n coconsnstititutuididos os popor r RRAM AM nonormrmalal. . lolos s RRAM AM didisk sk pipiererdeden n susu contenido una vez que la computadora es apagada. Para usar los RAM Disk se contenido una vez que la computadora es apagada. Para usar los RAM Disk se precisa copiar los ficheros desde un disco duro real al inicio de la sesión y precisa copiar los ficheros desde un disco duro real al inicio de la sesión y copiarlos de nuevo al disco duro antes de apagar la máquina. Observe que en copiarlos de nuevo al disco duro antes de apagar la máquina. Observe que en el caso de fallo

el caso de fallo de alimentación eléctrica, se perderán los datos que huviera ende alimentación eléctrica, se perderán los datos que huviera en el RAM disk. El sistema operativo DOS permite convertir la memoria extendida el RAM disk. El sistema operativo DOS permite convertir la memoria extendida