Arquitectura de computo

                                     MODELO DE ARQUITECTURAS DE COMPUTO

   La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadora. Osea,es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.

La segmentación de instrucciones es similar al uso de una cadena de montaje en una fábrica de manufacturación. En las cadenas de montaje, el producto pasa a través de varias etapas de producción antes de tener el producto terminado. Cada etapa o segmento de la cadena está especializada en un área específica de la línea de producción y lleva a cabo siempre la misma actividad. Esta tecnología es aplicada en el diseño de procesadores eficientes.

Las arquitecturas y los conjuntos de instrucciones se pueden clasificar considerando los siguientes aspectos:

• Almacenamiento de operandos en la CPU: dónde se ubican los operandos aparte de la memoria.
• Número de operandos explícitos por instrucción: cuántos operandos se expresan en forma explícita en una instrucción típica. Normalmente son

        0, 1, 2 y 3.

                                Unidad Central de Proceso (CPU)

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 sistema informático.

Las CPU de las actuales computadoras son microprocesadores construidos sobre un cristal de silicio semiconductor donde se crean todos los elementos que forman un circuito electrónico (transistores, etc.) y las conexiones necesarias para formarlo.

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 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.

El microprocesador central de una computadora se divide en:

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

Estructura del CPU • El CPU debe: – Extraer instrucciones – Interpretar instrucciones – Extraer datos – Procesar datos – Escribir datos

Registros

• El CPU debe tener un espacio de trabajo (almacenamiento temporal) • Llamados registros • La cantidad y función varía dependiendo del diseño del procesador • Una de las decisiones más importantes de diseño • El nivel más alto en la jerarquía de memoria

                                               CARACTERÍSTICAS DEL CPU....

· Memoria

· Unidad aritmetica logica

· Unidad o procesador de control

MEMORIA PRINCIPAL(interna o central).

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 escribe.

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

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

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

                                                       BUSES

En el bus se encuentran dos pistas separadas, el bus de datos y el bus de direcciones. La CPU escribe la dirección de la posición deseada de la memoria en el bus de direcciones accediendo a la memoria, teniendo cada una de las líneas carácter binario. Es decir solo pueden representar 0 o 1 y de esta manera forman conjuntamente el numero de la posición dentro de la memoria (es decir: la dirección). Cuanto mas líneas haya disponibles, mayor es la dirección máxima y mayor es la memoria a la cual puede dirigirse de esta forma. En el bus de direcciones original habían ya 20 direcciones, ya que con 20 bits se puede dirigir a una memoria de 1 MB y esto era exactamente lo que correspondía a la CPU.

Esto que en le teoría parece tan fácil es bastante mas complicado en la práctica, ya que aparte de los bus de datos y de direcciones existen también casi dos docenas más de líneas de señal en la comunicación entre la CPU y la memoria, a las cuales también se acude. Todas las tarjetas del bus escuchan, y se tendrá que encontrar en primer lugar una tarjeta que mediante el envío de una señal adecuada indique a la CPU que es responsable de la dirección que se ha introducido. Las demás tarjetas se despreocupan del resto de la comunicación y quedan a la espera del próximo ciclo de transporte de datos que quizás les incumba a ellas.

                  UNIDAD DE CONTROL (La unidad que va decidir controlar).

La unidad de control es el autentico cerebro que controla y coordina el funcionamiento de la computadora. A raíz de la interpretación de las instrucciones que integran el programa esta unidad genera el conjunto de ordenes elementales necesarias para que se realice la tarea necesitada.

Pasos para la unidad de control.

1. Se estrae de la memoria principal la instrucción a ejecutar esa información es almacenada en el contador de instrucciones, la información que se almacena es la proxima instrucción a ejecutar en el registro de instrucción propiamente dicha.

2.- Una vez conocido el codigo de la operación la unidad de control ya sabe que circuitos de la UAL deben de intervenir pueden establecerse las conexiones electricas necesarias atraves del secuenciador.

3.- Extrae de la memoria principal los datos necesarios para ejecutar la instrucción en proceso

4.- Ordena la AUL que efectua las operaciones el resultado de este es depositado en el acumulador de la AUL.

5.- Si la instrucción a proporcionado nuevos datos estos son almacenados en la memoria principal.

6.- Incrementa en una unidad el contenido del contador de instrucciones a ejecutar.