Arquitectura de Computadoras: CPU, Memoria y Sistema Binario

Arquitectura de Computadoras

Unidad Aritmético-Lógica (ALU)

En computación, la unidad aritmético-lógica (ALU, por sus siglas en inglés Arithmetic Logic Unit) es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (suma, resta, multiplicación, etc.) y lógicas (si, y, o, no) entre dos números. Diversos circuitos electrónicos necesitan realizar algún tipo de operación aritmética; incluso un reloj digital usa una ALU minúscula para sumar 1 al tiempo actual y verificar si debe activar la alarma. Los circuitos más complejos se encuentran en los microprocesadores modernos. Estos procesadores tienen una ALU muy compleja y potente. De hecho, un microprocesador moderno puede tener múltiples núcleos, cada uno con varias unidades de ejecución, y cada una de estas con múltiples ALU.

Sistema Binario

El sistema binario, en ciencias de la computación, es un sistema de numeración que representa los números usando solo las cifras cero y uno (0 y 1). Se utiliza en computadoras porque trabajan internamente con dos niveles de voltaje (encendido 1, apagado 0).

CPU (Unidad Central de Procesamiento)

La Unidad Central de Procesamiento (CPU, por sus siglas en inglés Central Processing Unit), o procesador, es el componente principal del ordenador y otros dispositivos programables. Interpreta las instrucciones de los programas y procesa los datos. Las CPU proporcionan la programabilidad, una característica fundamental del ordenador digital. Son un componente esencial en cualquier ordenador, junto con la memoria principal y los dispositivos de entrada/salida. Un microprocesador es una CPU fabricada con circuitos integrados. Desde mediados de los años 1970, los microprocesadores de un solo chip han reemplazado casi totalmente otros tipos de CPU, y el término "CPU" se usa generalmente para todos los microprocesadores. La "unidad central de proceso" es, en general, un dispositivo lógico que ejecuta programas complejos.

Unidad de Control

La unidad de control (UC) es uno de los tres bloques funcionales principales de la CPU. Los otros dos son la unidad de proceso y el bus de entrada/salida. La UC busca las instrucciones en la memoria principal, las decodifica (interpreta) y las ejecuta usando la unidad de proceso.

Memoria

Memoria

En informática, la memoria (o almacenamiento) se refiere a los componentes de una computadora que retienen datos informáticos temporalmente. Es una función principal de la computación moderna. Junto con la CPU, implementa el modelo de la arquitectura de Von Neumann, usado desde la década de 1940.

RAM (Memoria de Acceso Aleatorio)

La memoria de acceso aleatorio (RAM, del inglés Random-Access Memory) sirve como memoria de trabajo para el sistema operativo, los programas y el software. Aquí se cargan las instrucciones que ejecuta el procesador y otras unidades. Se llama "de acceso aleatorio" porque se puede leer o escribir en cualquier posición de memoria con el mismo tiempo de espera, sin necesidad de seguir un orden.

ROM (Memoria de Solo Lectura)

La memoria de solo lectura (ROM, del inglés Read-Only Memory) es un medio de almacenamiento en ordenadores y dispositivos electrónicos que solo permite leer información, no escribirla, independientemente de la fuente de energía. Los datos en la ROM no se pueden modificar fácilmente. En su sentido más estricto, se refiere a la máscara ROM (MROM), el tipo más antiguo de ROM de estado sólido, fabricada con datos almacenados permanentemente.

PROM (Memoria de Solo Lectura Programable)

PROM (Programmable Read-Only Memory) es una memoria digital donde el valor de cada bit depende del estado de un fusible, que se quema una sola vez. Se programa (escriben datos) una única vez con un programador PROM. Se usa para grabar datos permanentes en cantidades menores que las ROM, o cuando los datos deben cambiar en muchos casos.

EPROM (Memoria de Solo Lectura Programable y Borrable)

EPROM (Erasable Programmable Read-Only Memory) es un tipo de ROM no volátil. Se compone de celdas FAMOS (Floating Gate Avalanche-Injection Metal-Oxide Semiconductor) o "transistores de puerta flotante", que vienen sin carga de fábrica y se leen como 1 (una EPROM sin grabar se lee como FF en todas sus celdas).

Memoria Principal

La memoria principal (o "Memoria Central") almacena temporalmente los datos y programas que la CPU está procesando o va a procesar. Se comunica con el microprocesador a través de los buses de datos. Por ejemplo, para ejecutar un programa, la CPU primero lo coloca en la memoria principal y luego lo ejecuta. Lo mismo ocurre con los datos; antes de procesarlos, deben estar en la memoria principal.