UNIDAD 1

ESTRUCTURA INTERNA DE UNA PC

En el estudio interno de una computadora, diferenciaremos cuatro bloques principales:

    ----Unidad central de proceso.

    ----Unidad de memoria.

    ----Controladores.

    ----Interfases de entrada /salida.

   La unidad central  es conocida  comúnmente  como CPU (Central Processing Unit).Esta formada por circuitos  electrónicos capaces de desarrollar  las funciones  de control y de calculo aritmético y lógico. Todos  estos  circuitos  se hallan  siempre integrados  en un solo microprocesador o una microcomputadora,  según sea su estructura  interna.

BUSES

  La CPU  se comunica  con todas las posiciones  de memoria  y todos  los periféricos  de la computadora a través  de vías  o  canales formados  por grupos  de conductores  llamados buses.

  Los buses más comunes  en las computadoras son:

---Bus de datos.

---Bus de direcciones.

---Bus de control.

BUS DE DATOS

(DATA BUS)

   En el viajan los datos de una parte  a otra de la computadora. En  este bus los datos pueden  ser de entrada o de salida con respecto a la CPU, memoria y controladores de entrada/salida.

Bus de direcciones (Address bus)

  Tiene la función  de seleccionar o Direccional  las distintas  partes de la computadora. La CPU puede  seleccionar mediante  este bus una dirección  de la memoria  para posteriormente leer los datos que contiene. Con respecto a la CPU, siempre es un bus de salida.

Bus de control (Control bus)

   En este bus viajan las señales  de control de todo el sistema. Con respecto a la CPU, este bus  puede ser de entrada o de salida, puesto que la  CPU, además  de controlar  las unidades periféricas  a la misma, puede recibir información  sobre cual es el estado  de una  determinada unidad.

    Otra forma  de comunicación  entre la CPU y los periféricos  es mediante el multiplexor, que permite que dos o más periféricos se comuniquen  con la CPU por el mismo canal y el mismo tiempo.

DIRECCIONAMIENTO O SELECCIÓN

   Todos los bloques  de que se compone  una computadora  pueden comunicarse  independientemente  con la CPU, a través del  mismo bus  de direcciones. Estos bloques  permanecen <<dominados>>, es decir, inhabilitados, hasta que la CPU le ordena a uno de ellos  que <<despierte>>, es decir, que lo habilita. Para ello, la CPU los direcciona  precisamente  mediante el bus de direcciones.

     Cada uno de los bloques  que componen una computadora, a excepción  de la CPU, tiene una dirección asignada. Esta dirección  debe ser diferente  Para cada una  de las unidades.

    Cuando la  CPU desea dialogar con una anidad, coloca en el  bus  de direcciones (adress bus) la dirección correspondiente  a la unidad. El bus  de direcciones  llega siempre a todas las unidades. Por consiguiente, cada vez  que la CPU ponga una dirección  en el bus esta será captada y controlada por  todas las unidades direccionales por la computadora, pero solo habrá  una unidad que, al coincidir su dirección  con la que viaja  por el bus, sea  la que establezca  el dialogo con la  CPU.

   Si la CPU pone en su bus de las direcciones  de 8 bits el valor 2E (hexadecimal) o binario (0010110), tan solo se habilitara la unidad cuya dirección  es 2E. En este momento, la CPU podrá enviarle datos  o pedir información. A este proceso se le conoce por direccionamiento o selección. Hablaremos de direccionamiento cuando  hagamos  referencia  a direcciones  de memoria, y de selección  cuando se trate de otros tipos de unidades, como controladores  o puertos de entrada/salida.

 UNIDADES DE MEMORIA

   Las memorias  es un elemento capas de almacenar  información. Las memorias de la computadora están divididas en celdas. Cada celda tiene una dirección específica. Las memorias normalmente  están organizadas como una cuadricula o matriz, en la que  hay filas y columnas. Cada Elda  puede ser diseccionada por la CPU y esta compuesta de otras  ocho celdas elementales, cada una de las cuales pueden tomar el valor 0 o1. De esta forma, en cada celda  direcionable  podemos guardar 1 byte de información. Recordemos que 1 byte es igual a 8 bits.

         Capacidad

  La capacidad de una memoria se define como el número máximo de bytes que podemos guardar o almacenar en ella. Depende directamente del número de celdas y el número de bits que tenga cada celda.

  Si tenemos  una memoria de 8 columnas por 4 filas, entonces dispondremos  de 32 celdas. Si suponemos  que cada celda puede memorizar 8 bits, en total  tendremos  una capacidad de 32x8=256 bits. Comúnmente, la capacidad de una memoria  se indica en bytes. En este ejemplo, la capacidad será: 8=32 bytes.

        Grabación /lectura

      Cuando se ha diseccionado una posición de memoria, la CPU puede efectuar  una lectura  o una grabación de datos.

       La capacidad  de las memorias  de las computadoras crece continuamente  y necesita expresarse en unidadades mucho más mayores  que el byte. Las mas utilizadas son KB (1024 bytes), MB (1024KB), GB (1024 BGB).

       Una vez  diereccionada  una posición  para una operación de lectura, la memoria  toma el contenido  de la celda  direccionada  y lo coloca en una salida, indica esta el bus  de datos. Si es una operación  de grabación  el dato que ha de grabarse  debe estar disponible  en el bus de datos, a la entrada de la memoria, de donde esta la toma para depositarlo  en la celda direccionada.

CLACIFICACION DE LAS MEMORIAS

Las memorias se pueden gratificar  según diversos criterios. Uno de los  más importantes  es su función de la computadora.

Atendiendo a este criterio se distingue entre:

Menorías centrales. Son dispositivos  que sirven para almacenar  los programas que se quieren  ejecutar, así como los datos, los cálculos intermedios  y  los resultados; todos ellos son asecible  a la Unidad de control y ala Unidad aritmético lógica. Ala memoria  central también se le llama memoria principal,  de trabajo interna.

         Memorias de almacenamiento masivo. Son memorias  para el almacenamiento de datos que no permiten  el acceso inmediato del programa  a ellos, para  que esto suceda  es necesario un paso  previo, consiste en la lectura  de la información  deseada y su colocación  en la memoria central de la maquina. A la memoria  de almacenamiento  masivo  se le llama también  memoria secundaria o externa; su velocidad de acceso es  mucho menor  que las  que poseen  los circuitos integrados, pero  su menor  coste permite obtener  almacenamientos  masivos a precios  razonables.

   Por su moda de funcionamiento, las memorias se gratifican en:

         Memorias de acces directo, en las que los  datos almacenados  están disponibles  en cualquier orden.

        Memorias de acces secuencial, en la que los datos  deben leerse  en el mismo orden en los que fueron almacenados.

Tipos de memoria central

Las memorias de circuitos integrados  son las  utilizadas  actualmente. Son rápidas y de acceso directo. Se dividen  en varias clases, en función  de su durabilidad y su capacidad  para ser rescritas. Las importantes son:

Memoria RAM

  En esta memoria, cuyo nombre  de las iniciales  de su nombre en lenguaje inglesa Random Access Memory,  se puede grabar  y leer datos. Pero, en realidad, se trata de una  memoria  volátil, cuyo contenido  se borra al cortase el suministrador  de energía.

Memorias ROM

   Estas memorias, cuyo nombre  procede de las iniciales inglesas de su nombre Read Only Memory, son solo lectura. No es  posible  grabar ningún  dato en las memorias ROM. SE trata  de memorias  no  volátiles. Su contenido se graba durante su constricción y no se  puede cambiar. Son  memorias perfectas para guardar  micro programas, sistemas  operativos, tablas de conversión, generación de caracteres, etcétera.

 Memorias PROM

Tal como indica su nombre, Programable ROM, estas memorias son programables. Se encargan  vírgenes al programador. Este mediante un dispositivo  especial, las programara  grabando  en ellas  los  datos que  considera de intereses para su trabajo.

El proceso de programación  es destructivo: una vez grabada, es como si fuese una ROM normal.

Memoria EPROM

 Se trata de una PROM, de la  que se puede borrar (Erasable PROM)  la información  mediante  rayos  ultravioletas. Para esta operación  es necesario  que el circuito  integrado disponga  de una ventana  de cuarzo transparente  a los rayos  ultravioletas. El tiempo  de exposición  a los rayos  ha de ser  corto y varias  según  el constructor. Una vez borrados los datos de  la  EPROM, se necesita disponer de un grabador  especial para introducir nuevos datos.

Memoria RPROM

E una memoria  PROM, cuya información  se puede borrar eléctricamente , si se aplican  a las entradas  unos valores  de tensión  oportunos, y también  programar  de nuevo (Reprogramable ROM ). Para el borrado  de una RPROM, y  para su reprogramación, se necesita  un programador especial.

MEMORIA SUPERIOR, EXPANDIDA, EXTENDIDA Y ALTA

Aunque  la memoria de acceso a aleatorio  (RAM) es simple  la ,misma para una computadora , se  distinguen  diferentes tipos  de la misma  dependiendo  de la posición que ocupan   en el  mapa  de memoria; asi, diferencia  entre la memoria  superior, la memoria  expandida , la memoria  extendida  y memoria alta. La memoria  convencional de un ordenador, comprende desde 0 hasta  1024K, es aquella en la cual  ejecutan  todos los programas del sistema operativo (DOS).

La memoria superior,  por su parte, es la zona  de la memoria  convencional comprendida entre 640K y 1024K de La memoria superior se emplean  para almacenar rutinas básicas del sistema  informático, como son aquellas que controlan  la computadora desde  el momento que se enciende , o las que afectan  a la entrada y salida  de datos o a la memoria video (que permite  almacenar  los caracteres  que se visualizan  en el monitor y  la información  numérica que indica  como deben aparecer, es decir: colores de carácter y del fondo en el aparece, intensidad del color, etcétera).

La memoria expandida  o memoria EMS (por sus siglas inglesas Expended Memory Specification) trabaje con una memoria  superior a los 1024K de la memoria  convencional. Para ello se emplea un método basado en utilizar un bloque de memoria de 64K de la memoria   superior al que pueden acceder tanto e l DOS como las aplicaciones  de DOS.

Por su parte, la memoria  extendida es  una memoria  superior  a los 1024K que caracteriza a los  microprocesadores de  de la gama  286 y superiores. Estas memorias alcanza, por ejemplo, en los ordenadores  de la gama 386 y superiores  un valor de hasta 4096MB. Esta región  de la memoria, si bien no es aseccible  al sistema operativo  DOS, si lo es a la mayoría de las aplicaciones  modernas que corren  en el interfases como Windows. Los sistemas  operativos  como el  UNIX o el OS/2 si pueden acceder a la memoria extendida.

Finalmente , la  memoria alta  es aquella memoria comprendida  entre los 1024 y los 1088K y ,al igual  que la memoria extendida , es propia de los ordenadores equipadas con microprocesadores  de la gama 286 y superiores . Estos  64K son sin embargo  accesibles  al sistema  operativo DOS (a partir de la versión  5.0). Evidentemente, si se dispone  de memoria alta, la memoria  extendida, en licuar de empezar  en 1024K, lo hace en 1088K.

MICROPROCESADOR

     Se define como microprocesador  de la unidad central  de procesador  la unidad central  de proceso  de datos, constituida  por un solo circuito integrado (CI) de alta escala  en la integración  de sus componentes. El microprocesador  opera bajo el control de un programa  y efectúa  operaciones  sobre los propios datos:

Operación de tipo lógico.

Operaciones de tipo aritmético.

Control de entrada/salida de datos.

Control de funciones y de unidades externas  al mismo, pero internas a la computadora.

MICROCOMPUTADORA.

 Una micropuntadora es una computadora cuyo procesador central es un microprocesador; además de la CPU, tiene memoria  interna, generador de reloj  y circuitos de entrad y salida. La microcomputadora  esta formada  por los siguientes  elementos:

---Unidad central del proceso de datos (CPU).

----Memoria para datos RAM.

----Memoria conteniendo instrucciones  de programa ROM.

----Circuitos de entrada y de salida  (I/O).

----Generador de reloj.

CONTROLADORES

 Los controladores  son circuitos  integrados (CI) que forman parte de  la estructura  hardware de una computadora.

 Son circuitos  que ayudan a la CPU a desarrollar su labor. Podemos clasificar los controladores  en dos grupos, atendiendo  al trabajo que desarrollan:

---Controladores  de unidades periféricas.

---Controladores de unidades  internas a la computadora.

En el primer grupo, podemos  incluir los siguientes:

---Controladores  de interfaces serie y paralelo.

---Controladores de unidades del  disquete o de disco duro.

---Controladores de pantalla.

---Controladores de teclado.

---Consoladores de comunicaciones.

En el segundo grupo se incluye los siguientes:

----Controladores de acceso a la memoria.

----Controladores de la interrupción de la CPU.

Analizaremos a la continuación  dos controladores de unidades  internas  de la computadora.

Consolador de acceso directo a memoria  (DMA controller)

Con la ayuda del controlador  de acceso  a memoria , a la unidad central de proceso de datos  de la computadora  se descarga  de sus  funciones de control, mientras hay un intercambio  de información entre  la unidad de memoria  interna , sea RAM o ROM, y una  unidad  externa o periférica.

 Este controlador  puede considerarse  como un ayudante  de la unidad central. Así, el controlador  de acceso  a memoria cumple  el cometido asignado, la CPU puede efectuar otro proceso dentro  de la tarea que le ha sido encomendada.

 Controlador de interrupciones

 En todo proceso de elaboración  de datos  intervienen  distintas unidades  internas o externas a la  computadora. Cada una de estas unidades  es gestionada por un controlador particular.

 Si una de estas unidades  desea enviar un mensaje  a la unidad desea enviar un mensaje  a la unidad central de procesos de datos, recorrerá el camino que se indica  seguidamente: 

----Envía una petición a la CPU.

----La CPU recibe la petición, interrumpe el trabajo que esta realizado y le envía una señal de aceptación de su petición.

----La unidad periférica a través de su controlador, al recibir  la aceptación, inicia el dialogo con la unidad central.

---- Terminado el intercambio de información  entre la unidad externa y la unidad central, esta sigue con el programa en el lugar donde quedo interrumpido.

 El controlador de interrupciones se sitúa en el punto primero de este proceso. Recibe las peticiones  de interrupción  enviadas  por las unidades periféricas, establece un orden  de prioridad y envía  una interrupción  a la unidad central.

INTERFACES Y CIRCUITOS DE ENTRADA/SALIDA

En toda computadora  existen  unos dispositivos  que posibilitan  el dialogo entre  la CPU y las unidades periféricas.

Este dialogo  se lleva a caoba través de unos  circuitos  a los  que comúnmente se denomina  puerto o interfases de entrada /salida (input/output port). Estos  puertos se utilizan  para establecer  la comunicación  entre la unidad  central  de proceso de datos  (CPU) y el mundo externo.

estos puertos, en función  de su utilidad, se pueden vivir en dos  grandes bloques:

----Interfaz o puerto serie.

----Interfaz o puerto paralelo

Interfaz serie

Significa que los bits de información  viajan  uno después  del otro y por el mismo cable de conexión.

 Este tipo de puerto es menos  costoso que el  puerto paralelo, pero

en contraposición  es más lento  y se utiliza en comunicaciones  a larga distancia.

INTERFAZ  PARALELO

    Significa  que todos los bits de información viajan  simultáneamente  hacia el periférico.

     En este puerto, a cada  pulso de reloj  se envía un byte al periférico. Este  tipo  de puerto se utiliza en comunicaciones  a corta distancia, como puede ser de la computadora a la impresora.

ACTIVIDAD

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