Arquitectura de Computadoras: ALU, Memoria y Registros

ALU (Unidad Aritmética Lógica)

Es el componente donde se realizan las operaciones aritméticas y lógicas. El resultado de estas operaciones se almacena en el Acumulador (AC). El operador es el elemento fundamental de la ALU, ya que es el encargado de realizar el cálculo. Las ALU modernas incorporan unidades de coma flotante para manejar números decimales.

Memoria

La memoria principal (MP) está compuesta por celdas que almacenan datos o instrucciones. Cada celda tiene una dirección única y un contenido (instrucción o dato). Existen dos tipos principales de memoria:

• ROM (Memoria de Solo Lectura): No volátil, lo que significa que su contenido se mantiene incluso cuando se apaga el equipo. Contiene el software básico necesario para cargar el sistema operativo desde los periféricos a la RAM. El sistema operativo, a su vez, carga los programas y datos del usuario en la RAM desde los dispositivos de entrada/salida.
• RAM (Memoria de Acceso Aleatorio): Volátil, su contenido se pierde al apagar el equipo. Almacena tanto los programas (conjuntos de instrucciones) como los datos que estos manejan.

La memoria intermedia (MI) es un tipo de memoria rápida que se utiliza para almacenar temporalmente los datos y programas que la CPU está procesando o va a procesar. Se comunica con la CPU a través del bus de datos y de direcciones.

Registros

La CPU utiliza registros para comunicarse con la memoria. Los registros son pequeñas unidades de memoria de alta velocidad ubicadas dentro de la CPU. Algunos de los registros más importantes son:

• Registro de Direcciones (RD): Almacena temporalmente la dirección de memoria del dato o instrucción al que se quiere acceder. Conecta el bus de direcciones (solo en un sentido) hacia la memoria.
• Registro de Datos (RM): Almacena temporalmente cualquier dato o instrucción que se intercambie con la memoria. Conecta el bus de datos con la memoria (bidireccional).

Ejemplo: Leer una posición de memoria

1. La Unidad de Control (UC) copia en el Registro de Datos de Memoria (RDM) la dirección de memoria a la que se quiere acceder.
2. La UC envía una señal de lectura a la memoria a través del bus de control.
3. La dirección almacenada en el RDM viaja por el bus de direcciones hasta la memoria.
4. Tras un tiempo de búsqueda, la memoria coloca en el bus de datos el contenido de la celda de memoria solicitada.
5. El dato se almacena en el Registro de Instrucciones de Memoria (RIM).
6. La memoria informa a la UC, a través del bus de control, que el dato ya está disponible en el bus de datos.