Descodificador de instrucción

Definición de ordenador

un ordenador es una maquina destinada a procesar información, que transforma una información de entrada en una información de salida para resolver un problema determinado.

La era mecánica de los ordenadores

En lo que se podría llamar la generación 0, estaban las maquinas mecánicas de calcular. Una evolución de estas es la máquina registradora. Charles Babbage dio un gran impulso al diseño de maquinas matemáticas. En 1833 Babbage ideo una nueva máquina, la maquina analítica, en la que estable  los principios de funcionamiento de los ordenadores electrónicos;
esta máquina incorporaba los conceptos de:
-Dispositivo de entrada
-Memoria
-Unidad de control
-Unidad aritmético-lógica
-Dispositivos de salida

Herman Hollerith ideo las tarjetas perforadas. Fundó la compañía Hollerith Tabulating Company, que después paso a formar parte de la Calculating-Tabulating-Recording, cuyo nombre paso a ser IBM en 1924.

La era electrónica de los ordenadores

Generaciones de ordenadores

Primera Generación (1946-1955)

Válvulas de vacío

Segunda Generación (1955-1964)

Transistores

Tercera Generación (1964-1974)

Circuitos integrados

Cuarta Generación (1974-1983)

Ordenadores personales

Quinta Generación (1983-Hasta hoy)

Japón lanzo el llamado Programa de la Quinta Generación de Computadoras, con el objetivo de producir maquinas capaces de comunicarse en un lenguaje mas cotidiano.

Arquitectura Von Neumann

CPU

Es el auntentico cerebro del ordenador, controla y gobierna todo el sistema. Podemos llamarlo procesador o microprocesador. Esta formado por:

- Unidad Control (UC):

Que interpreta y ejecuta las instrucciones almacenadas en la memoria principal.

- Unidad Aritmético-Lógica (UAL):

Que recibe datos sobre los que efectúa operaciones de cálculo y comparaciones, toma decisiones lógicas y devuelve los resultados.

Registros internos del microprocesador

En el interior del procesador existen unas celdas de memoria de alta velocidad que permiten a la CPU almacenar datos temporalmente mientras se efectúa alguna operación. Son los llamados registros internos, constituye la memoria interna del procesador. Están formados por un conjunto de bits que se manipulan en bloque. Este numero de bits varia dependiendo de la CPU, pero siempre son múltiplos de 8 (8,16,32…). Las primeras computadoras personales dispónían de una arquitectura de 8 bits, y a dia de hoy se dispone de 64 bits, con la que se puede direccionar memoria casi infinita (2⁶⁴), mientras que en la arquitectura de 32 bits el máximo de RAM se limita a 4GB (2³²). El 80386 de Intel fue el primer modelo de CPU en incluir una arquitectura de 32 bits.

Registros visibles al usuario

Son aquellos que pueden ser referenciados por lenguaje maquina con el fin de optimizar el uso de los recursos. Se distinguen en 3 categorías:

-Registros de dirección:

Contienen las direcciones de memoria donde se encuentran los datos.

-Registros de datos:

Se usan para contener datos.

-Registro de condición:

son bits fijados mediante el hardware.

Registros de control y de estado

Son los que intervienen en la ejecución de las instrucciones.

-Contador de programa :

Contiene la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar.

-Registro de instrucción:

Contiene el código de la instrucción actual.

-Registro de dirección de memoria:

Contiene la dirección de una posición de memoria, donde se encuentra o va ser almacenada la información; se realiza a través del bus de direcciones.
Registro de intercambio de memoria: Recibe o envía la información o el dato contenido en la posición apuntada por el RDM, se realiza a través del bus de datos.

Buses de comunicación

Los buses son cables por los que circula la información en forma de bits

- Bus de datos:

Permite establecer el intercambio de datos entre la CPU y el resto de unidades.

-Bus de direcciones:

Transmite direcciones entre la CPU y la memoria.

-Bus de control:

Genera impulsos eléctricos para gobernar el resto de elementos.

La unidad de control

Interpreta y ejecuta las instrucciones almacenadas en la memoria principal.

Componentes de la UC

Ademas de contador de programa y el registro de instrucción cuenta con:

-Descodificador de instrucción:

Se encarga de extraer y analizar el código de operación de la instrucción en curso contenida en el Registro de Instrucciones.

-Reloj:

Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes.

-Secuenciador:

Genera ordenes elementales, que sincronizadas con el reloj hacen que se ejecute paso a paso y de manera ordenada la instrucción cargada en el.

Unidad aritemtico-lógica (UAL)

Su función es operar con los datos que recibe siguiendo ordendes de la UC.

La memoria RAM

En la memoria RAM es donde se almacenan los datos y los programas que se están ejecutando en ese momento en el ordenador. Cuando se apaga el ordenador el contenido de la RAM desaparece, por eso se dice que esta memoria es “volátil”.

Ejecución de una instrucción

La CPU ejecuta los programas que se encuentran cargados en la memoria principal.

-Fase de búsqueda:

Consiste en localizar la instrucción a ejecutar dentro de la RAM y llevarla a la UC para procesarla.

-Fase de ejecución:

Es la realización de las acciones que llevan asociadas las instrucciones.

Jerarquía de las memorias

Se organiza en niveles dependiendo de la capacidad, la velocidad en el acceso y el coste.
-Registro de la CPU: son memorias de baja capacidad pero de alta velocidad, integradas en el procesador, que permiten guardar y acceder a valores muy usados.

-Memoria cache:

de baja capacidad pero muy rápidas. Permiten acelerar el acceso a los datos.

-Memoria RAM:

es mas lenta y de mayor capacidad que la cache.

-Memoria secundaria o de disco:

de alta capacidad (oscilan en GB o TB). Lo forman los discos duros del ordenador. En el caso de que la memoria RAM sea insuficiente, utiliza espacio del disco duro como apoyo, a esta memoria se le denomina “memoria virtual”.

Unidades Entrada y Salida (Periféricos)

Los periféricos son dispositivos que se conectan al ordenador y permiten almacenar información y comunicar al ordenador con el mundo exterior.

-Periféricos de entrada:

introducen datos a la computadora (teclado, ratón, micrófono..)

-Periféricos de salida:

Reciben información que es procesada por la CPU y la reproduce para que sea perceptible para el usuario (monitor, impresora, altavoces…)

- Periféricos de almacenamiento:

Almacena datos para usos posteriores (CD, DVD, Blu-Ray)

-periféricos de comunicación:

El ejemplo explicito (fax, tarjeta de red, de bluetooth..)

Tipos de Software

-Software de sistema:

el que permite que el hardware funcione.

-Software de aplicación:

el software dentro del SO (photoshop, sony vegas…)

-Software de programación:

proporciona al programador herramientas para ayudarle a escribir programas informáticos y a usar diferentes lenguajes de programación .

Licencias de Software

- Shareware:

programas de evaluación (generalmente de 30 días) si el usuario quiere dispones de este software completamente deberá pagar una cantidad de dinero por el.

- Freeware:

Software libre, se distribuye sin cargo.

-Software multimedia:

programas utilizados para presentar de forma integrada textos, gráficos, sonidos y animaciones.

-Software de uso especifico:

se desarrolla de manera exclusiva para una determinada organización que pida dicho software.

Sistema Operativo

Es el programa que controla el funcionamiento del hardware. Se encuentra en la mayoría e aparatos electrónicos que utilicen microprocesador para funcionar.

-Dispone de una interface:

hace posible comunicación entre usuario-maquina de manera sencilla.

-Reconoce los componentes instalados:

hace que estos puedan ser utilizados.

-Administra información:

gestiona archivos aplicaciones y a usuarios.
- Maneja puertos de interrupción: para dar prioridad a un programa sobre otro.

-Administra memoria:

gestiona el espacio de memoria asignada para cada aplicación.

Gestiona de manera eficiente los recursos del sistema:

atraves de los drivers.

Clasificación de los sistemas operativos
-Respecto el modo de trabajo:
off line, on line.

-Respecto el numero de usuarios:

Monousuario, Multiusuario.

-Respecto al propósito o al uso:

general, especifico.

-Respecto al numero de procesadores:

monoprocesador, multiprocesador.

Componentes del procesador