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Informática Básica Escuela Universitaria Politécnica Ingeniería Técnica en Obras Públicas Construcciones Civiles - Transportes y Servicios Urbanos - Hidrología Informática Básica 1 er Curso - 1 er Cuatrimestre Módulo I: Introducción a la Informática. Arquitectura de un Ordenador (II).
Informática Básica Escuela Universitaria Politécnica Ingeniería Técnica en Obras Públicas Construcciones Civiles - Transportes y Servicios Urbanos - Hidrología
Soporte Tecnológico1er Curso - 1er Cuatrimestre
Módulo I: Introducción a la Informática. Arquitectura de un
Ordenador (II).
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Módulo I
Controladores
La Unidad Central de Proceso
La Unidad Central de Proceso (UCP) o procesador es el verdadero
“cerebro” de una computadora.
Su misión consiste en controlar coordinar o realizar todas las
operaciones del sistema.
Extrae, una a una, las instrucciones del programa que se tiene
alojado en memoria central, las analiza y emite las órdenes
necesarias para su realización.
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Módulo I
La Unidad Central de Proceso
Físicamente está formada por circuitos electrónicos que en un
microcomputador se encuentran integrados en un solo chip denominado
“microprocesador” (Pentium II, III y IV, Familia Motorola 68000,
...).
La UCP a su vez está compuesta por:
- La Unidad de Control (UC).
- La Unidad Aritmético-Lógica (UAL).
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La Unidad de Control
Es el “centro nervioso” del ordenador, desde ella se controlan y
gobiernan todas las operaciones.
Consta de los siguientes elementos:
- Contador de Programa (CP).
- Registro de Instrucción (RI).
La Unidad de Control
Contador de Programa: Contiene la dirección en memoria central de
la siguiente instrucción a ejecutar.
Registro de Instrucción: Contiene la instrucción que se está
ejecutando en cada momento (código de operación y operandos).
Decodificador: Se encarga de extraer el código de operación de la
instrucción almacenada en el RI, e indica al secuenciador que la
ejecute.
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Módulo I
La Unidad de Control
Reloj: Proporciona un “tren” de “ticks” (impulsos) a una frecuencia
constante que marcan los “pasos” o “ciclos” en los que se divide la
ejecución de una instrucción dada (Ej: Pentium IV 2,2 GHz).
Secuenciador: Este dispositivo se van generando sincronizadamente
con los impulsos de reloj, las microordenes concretas para las
distintas partes del ordenador, que van ejecutando poco a poco la
instrucción en curso (la que está cargada en el RI).
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Módulo I
La Unidad Aritmético Lógica
Esta unidad es la encargada de realizar las operaciones elementales
de tipo aritmético (sumas, restas, productos y divisiones) y lógico
(comparaciones numéricas – igual, menor, mayor, menos o igual, ...
).
La UAL se compone de los siguientes elementos:
- Circuito Operacional (COP).
Circuito Operacional: Contiene la circuitería necesaria para la
realización de operaciones aritméticas y lógicas.
Registros de Entrada: Almacenan los datos u operandos con las que
el COP va a realizar algún tipo de operación.
Registro Acumulador: Almacena el resultado de la operación más
reciente realizada por el COP.
Registro de Estado: Almacena condiciones que puedan haberse dado
durante la última operación realizada por el COP (resultado de
comparaciones, desbordamientos, ... ).
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Módulo I
La Memoria Central
La Memoria Central, Principal o Interna es la unidad donde están
almacenadas las instrucciones y los datos necesarios para la
realización de un determinado proceso (programa).
Esta constituida por multitud de Celdas o Posiciones de Memoria
numeradas de forma consecutiva. A su vez cada celda tiene un tamaño
específico en bits (8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits, ...).
Normalmente es memoria volátil, esto es que se pierde (se borra)
cuando el ordenador se apaga.
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Módulo I
La Memoria Central
A la Memoria Central se la suele denominar RAM (Random Access
Memory – Memoria de Acceso Aleatorio). Valores típicos para la
capacidad de la memoria central en ordenadores actuales son 64
Mbytes, 128 Mbytes, ...
La Memoria Central normalmente se compone de los siguientes
elementos:
- Registro de Dirección de Memoria (RDM).
- Registro de Intercambio de Memoria (RIM).
- Selector de Memoria (SM).
- Banco de Memoria (BM).
Microordenes
Bus
La Memoria Central
Registro de Dirección de Memoria: Este registro contiene la
siguiente dirección de memoria que se va a leer o escribir.
Registro de Intercambio de Memoria: Contiene/Contendrá el dato que
está/estará almacenado en la posición de memoria indicada por el
RDM, en función de que se vaya a leer o a escribir en dicha
posición de memoria.
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La Memoria Central
Selector: Activa al celda de memoria referida por el RDM para que
la siguiente operación de lectura o de escritura se realice con
ella.
Banco de Memoria: es la memoria propiamente dicha, es el conjunto
de celdas de memoria que la constituyen. Cada celda puede almacenar
n bits de información. Si hay 2nd posiciones de memoria distintas,
entonces el RDM debe tener una anchura de nd bits.
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El Bus del Sistema
Se denomina bus del sistema al conjunto de circuitos encargados de
la conexión y comunicación entre la UCP, y más concretamente, la
UC, y el resto de las unidades de la computadora.
Normalmente esta constituido por varias líneas eléctricas, una por
cada bit transportado en paralelo.
Normalmente está dividido en tres:
- Bus de Direcciones (nd bits).
- Bus de Datos (n bits).
- Bus de Control.
El Bus del Sistema
Bus de Direcciones: Contiene la dirección de memoria del destino al
que van dirigidos los datos que se transmiten por el Bus de
Datos.
Bus de Datos: Se utiliza para transferir datos entre las distintas
unidades del sistema.
Bus de Control: A través de el se transmiten las microordenes desde
la UC de la UCP al resto de las unidades del sistema.
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Las Instrucciones
Las instrucciones que es capaz de realizar la UCP se denominan
“instrucciones máquina”, y el lenguaje constituido por todas estas
instrucciones se denomina “lenguaje máquina”.
Normalmente las instrucciones del lenguaje máquina se clasifican en
grupos típicos:
- Instrucciones de cálculo (aritmético o lógico).
- Instrucciones de transferencia de datos.
- Instrucciones de ruptura de secuencia o salto:
Saltos Condicionales e Incondicionales.
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Las Instrucciones
Una segunda clasificación de las instrucciones hace referencia a su
formato:
- Instrucciones de tres operandos.
- Instrucciones de dos operandos.
- Instrucciones sin operandos.
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Las Instrucciones
Los operandos en las distintas instrucciones mediante lo que se
denomina Modos de Direccionamiento.
- Direccionamiento Inmediato.
- Direccionamiento Directo.
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Ciclo de Ejecución de una Instrucción
Para que un programa pueda ser ejecutado por una computadora, éste
debe estar almacenado previamente en la memoria central.
A continuación empezando por la 1ª instrucción del mismo la UC
tomará una a una las instrucciones que forman el programa y
ejecutándolas consecutivamente.
Se denomina Ciclo de Instrucción al conjunto de acciones que se
llevan a cabo para llevarla a cabo.
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El ciclo de instrucción típicamente se compone de dos fases:
- Fase de Búsqueda de la Instrucción.
- Fase de Ejecución de la Instrucción.
Ejemplo: Sumar 033 992 993, instrucción de tres operandos, los
operandos utilizan direccionamiento directo.
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Soportes de Información y Dispositivos de Entrada/Salida
Un Soporte de Información es un medio físico que permite almacenar
datos de forma que una computadora pueda manejarlos o
proporcionarlos a las personas de manera inteligible.
Una Unidad o Dispositivo de Entrada/Salida es un dispositivo físico
capaz de comunicar información entre el usuarios y una computadora,
o capaz de manejar un soporte de información (también se denominan
Periféricos).
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Los periféricos normalmente se utilizan para:
- Servir de medio de comunicación eficaz entre el usuario y el
ordenador (interfaz hombre-máquina).
- Servir de medio de almacenamiento secundario (a largo plazo) de
información.
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Módulo I
Los periféricos normalmente pueden ser de:
- Entrada (teclado, ratón, mando –joystick-, ...).
- Salida (pantalla, impresora, altavoz, ...).
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Módulo I
Una posible clasificación según su naturaleza física es:
- Soportes perforados (tarjetas y cintas perforadas).
- Soporte Magnético (tarjetas, tambores, discos y cintas
magnéticas).
- Soporte Ópticos (discos ópticos, OCRs, códigos de barras,
...).
- Otros soportes (impresoras, pantallas, teclados, ...).
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Soportes Perforados
- Tarjetas Perforadas (es una cartulina de dimensiones
estandarizadas donde la información es codificada mediante
perforaciones en determinadas posiciones):
Tarjeta Hollerith de 80 columnas.
Minificha de 96 columnas.
Los medios magnéticos se basan en las propiedades magnéticas de
algunos materiales para el almacenamiento y registro de la
información. Son principalmente utilizados como memoria secundaria
para los sistemas informáticos (memoria a largo plazo).
Normalmente son elementos físicos compuestos por una base de
plástico o metal (aluminio) recubierta de una fina capa de material
magnético donde se registra la información en puntos
magnetizables.
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Soportes Magnéticos
Tambores Magnéticos.
Cintas Magnéticas.
- Discos Duros.
Caracteres MIC.
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Soportes Ópticos
Los medios ópticos son aquellos que se basan en propiedades ópticas
de algunos materiales, principalmente relacionadas con la reflexión
de la luz, para el almacenamiento y registro de la
información.
Discos Ópticos.
Caracteres Ópticos (formularios normalizados, ...).
- De Impacto
De Margarita, de Cilindro, de Matriz, de Puntos, de Tambor, de
Ruedas, de Cadena, y de Banda.
- Sin Impacto
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Módulo I
Otros Soportes
De Caracteres.
De Líneas.
De Páginas.
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Módulo I
Otros Soportes
Sensores (temperatura, velocidad, posición, luz, sonido,
...).