ALU, Unidad de Control y Memorias: Componentes clave en la arquitectura de ordenadores

ALU

ALU: Para realizar una operación aritmética sobre los datos que hay en memoria, y depositar los resultados también en la memoria, hay que dotar al ordenador de una unidad como es la ALU (Unidad Aritmético-Lógica). La instrucción correspondiente debe facilitar la siguiente información:

• El tipo de operación a realizar (suma, resta, ...), es decir, el código de operación.
• La dirección de la célula de memoria que contiene el primer dato, o primer operando.
• La dirección de la célula de memoria que contiene el segundo operando.
• La dirección de la célula de memoria donde quiere almacenarse el resultado.

El formato de instrucción contiene un código y tres direcciones:

CODIGO DE OPERACIÓN   DIRECCIÓN 1º OPERANDO   DIRECCIÓN 2º OPERANDO   DIRECCIÓN RESULTADO

La ALU de los ordenadores personales es una máquina de una dirección. Posee un registro particular, denominado ACUMULADOR, que sirve tanto para albergar el primer operando como el resultado. El segundo operando puede almacenarse durante la operación en el Registro de Palabra. El procedimiento para realizar una suma es el siguiente:

1. Cargar el primer operando en el acumulador.
2. Sumar el segundo operando con el contenido del acumulador.
3. Almacenar en memoria el contenido del acumulador.

Unidad de control

La unidad de control es la encargada de extraer y analizar las instrucciones de la memoria principal. Necesita dos registros principales:

• Contador de instrucciones (contador de programa o contador ordinal): contiene la dirección de la próxima instrucción por ejecutar. Este registro incrementa su contenido en una unidad para pasar a la siguiente instrucción, a excepción de las rupturas de secuencia (saltos, llamadas, interrupciones, etc.).
• Registro de instrucciones: contiene la instrucción extraída de la memoria.

Parámetros de rendimiento de la memoria RAM

Algunos parámetros que influyen en el rendimiento de la memoria RAM son:

• El ancho del bus
• La frecuencia del bus
• Velocidad de transmisión

Memoria caché

La memoria caché es un tipo de memoria muy rápida que se utiliza como puente entre el microprocesador y la memoria principal (RAM), de tal forma que los datos más utilizados puedan encontrarse antes, acelerando el rendimiento del ordenador. Hay tres niveles comunes de caché: L1, L2 y L3.

Parámetros de un microprocesador

Entre los parámetros más relevantes de un microprocesador destacan:

• Frecuencia de reloj
• Cache
• Modelo
• Número de núcleos

Ventajas de SSD respecto a HDD

Las ventajas de los SSD frente a los discos duros mecánicos (HDD) son:

• Rapidez. Tanto en la búsqueda de los datos como en las lecturas posteriores. En una unidad de este tipo el tiempo que se debe esperar hasta obtener el flujo de datos es siempre el mismo.
• No es necesario desfragmentar.
• Mayor resistencia. Al no tener componentes móviles responden mejor tanto a las vibraciones como a los golpes.
• Menor consumo. Necesitan menos potencia para funcionar, lo que los hace ideales para dispositivos portátiles. Su menor consumo también significa que se desgastan menos debido al calor y, por lo tanto, su vida útil aumenta.
• Menor ruido. Otra ventaja derivada de no tener partes móviles.

SAI (sistema de alimentación ininterrumpido)

SAI: El sistema de alimentación ininterrumpido se utiliza como protección ante fluctuaciones e interrupciones de corriente. Se conecta entre la corriente alterna y el equipo para mantenerlo alimentado ante cortes o variaciones de tensión.

Segmentación

Segmentación: dividir las instrucciones en varias etapas para mejorar el rendimiento y la ejecución superpuesta de instrucciones (pipelining). Cada etapa procesa una parte de la instrucción, permitiendo que varias instrucciones se encuentren en distintos estados de ejecución simultáneamente.