1.Arquitecturadeunordenadordigital

La arquitectura de un ordenador define su comportamiento funcional. Se establecen una serie de componentes que har que el sistema informtico realice las operaciones siguiendo determinadaspautas.

La arquitectura ms usada en los ordenadores actuales es la de Von Neumann, fue establecida en1945.

LasiguientefiguramuestralaestructurageneraldeunordenadortipoVonNeumann.Estamquinaescapazdeejecutarvariasinstruccionesurdeneselementalesquedebendeestaralmacenadasconanterioridadenlamemoriaprincipal.Sufuncionamientobsicamentesera: Sequiereejecutarunprograma,sebuscaesteenlamemoriaprincipal. Unavezlocalizado,sevapasandoinstruccinainstruccinalaunidadcentralde

proceso. Enlaunidadcentraldeprocesoserealizanlasoperacionesnecesarias. Unavezsehanobtenidolosresultados,seenvannuevamentealamemoriaprincipal

paraqueseanalmacenados.

As,unordenadorquesiguelaarquitecturadeVonNeumann,estformadopor:

UnidadCentraldeProceso(CPU) Memoriaprincipal Buses Unidaddeentradasalida

1.1.Unidadesfuncionalesdelordenadordigital

UnidadCentraldeProcesooCPU:Eselcerebrodelaarquitectura,elencargadoderealizaroperacionesaritmticolgicasycontrolarquecadacomponentefuncionecorrectamenteenviadosealesdecontrol.Estcompuestapor:

UnidadAritmticolgica(ALU):Permiterealizarunaseriedeoperacionesfundamentalestalescomosuma,resta,AND,ORetc.Losdatossobrelosqueoperaestaunidadprovienendelamemoriaprincipalypuedenestaralmacenadosdeformatemporalenlosregistros.

Unidaddecontrol:Seencargadeleerunatrasotra,lasinstruccionesmquinaalmacenadasenlamemoriaprincipal,ydegenerarlassealesdecontrolnecesariasparaquetodoelordenadorfuncioneyejecutelasinstruccionesledas.Parallevaracabosufuncin,launidaddecontrolcuentacon: Registrocontadordeprograma(CP):Contieneladireccindememoriadela

siguienteinstruccinaejecutar. Registrodeinstruccin(RI):Contienelainstruccinqueseestejecutandoen

esemomento,ademsdelasdireccionesdondeseencuentranlosoperandos.

Decodificador(DI):Seencargadeextraerelcdigodeoperacindelainstruccinencursoygenerarlassealesnecesariasparasuejecucin.

Secuenciador:Envaunaseriedemicrordenesalrestodeelementossincronizadasconlasealdelrelojquehacequeseejecutepasoapasolainstruccinquecontieneelregistrodeinstruccin(RI)

Reloj:Indicaenqumomentodebedecomenzarunadeterminadainstruccinyenqumomentodebedefinalizar,paraelloemiteimpulsoselctricosaintervalosfijosdetiempoquesirvencomoreferenciaalrestodecomponentes.

Registros:SonmemoriasdemuypocacapacidadyaccesomuyrpidosituadasenelinteriordelaCPU.LosutilizalaCPUparaalmacenarlasinstruccionesquevaallevaracabo,losdatosintermediosquesevanaemplearendichasinstruccionesylosdatosresultantestraslarealizacindelasoperaciones.Sedistinguendostiposderegistros:

Registrosdetrabajoodepropsitogeneral:Sonregistrosvisiblesparaelusuario.Lossuelenusarlosprogramadoresqueutilizanlenguajeensambladorysededicanalaprogramacindedriversocompiladores.Puedencontenerdireccionesdememoria,instruccionesdeunprogramaodatosconlosquetrabajaelprograma.

Registrosdecontrol:SonregistrosquelaCPUutilizaparasufuncionamiento.Tienenunamisinespecficaynopuedenseraccedidosporelusuario.Entreestostenemos:elcontadordeprograma(PC),elregistrodeinstruccin(IR),el

registrodedireccindememoria(MAR),elregistrodeintercambiodememoria(MDR),elregistrodeestado(SR)etc.

Memoriaprincipal:Estaformadaporunaseriedeceldasdeigualtamaodestinadasaalmacenarinformacin.Enlamemoriasealmacenanlosdatosylosprogramasqueseestnejecutandoenesemomentoenelordenador.Cadaunadelasceldasqueconformanlamemoriaseidentificaconunnmero,denominadodireccindememoria.

Registrodedireccindememoria(RDM):Contieneladireccindelaceldadememoriaalaquesequiereacceder.

Registrodeintercambiodememoria(RIM)oregistrodedatos:Contieneeldatoquesehaledooquesevaaescribirenmemoria.EltamaodelRIMhacereferenciaalanchodebanda,esdecir,elnmerodebitsqueseleenoseescribenunaoperacindelecturaoescritura.

Selectordememoria(SM):EselencargadodeconectarlaceldadememoriaseleccionadaconelRIMparaquesepuedatransferireldatoenunsentidouotro.

Buses:

SonunconjuntodecircuitosquepermitelacomunicacinentrelaCPUyelrestodeunidadesdelordenador.Tenemostrestiposdebuses:

Busdedatos:Porestebuscirculanlosdatoseinstruccionesdeunprograma. Busdedirecciones:Porestebusseenvanlasdireccionesdelasceldasdememoria

alaquesequiereacceder.Elnmerodelneasopistasqueconformeelbusdedireccionesdeterminarelnmerodeceldasdireccionables.Sitenemosunbusdedireccionesde8bits,elnmerodedireccionesdememoriaalasquesepuedeaccederser210=1024.

Busdecontrol:Transmitelassealeselctricasdecontrol.

UnidaddeEntrada/Salida(E/S):Eslaunidadqueseencargadelatransferenciadeinformacinconloselementosexternosdelordenador,tantopararecibircomoparaenviardatosalexterior.Estoselementosexternossedenominanperifricos.