- Funciones que realiza
La memoria de un computador
se puede definir como los circuitos que permiten almacenar y recuperar la información. En
un sentido más amplio, puede referirse también a sistemas externos de almacenamiento,
como las unidades de disco.
Cada vez se requiere cada vez más
memoria para poder utilizar los nuevos programas.
3.2. Organización
En un ordenador hay una jerarquía de
memorias atendiendo al tiempo de acceso y a la capacidad. Se puede establecer la siguiente
jerarquía:
- Registros de procesador:
Los registros tienen un
tiempo de acceso muy pequeño y una capacidad mínima (1 a 8 bytes).
- Registros intermedios:
tienen un tiempo de acceso muy
breve y muy poca capacidad.
- Memorias caché:
Son memorias de pequeña capacidad.
Normalmente una pequeña fracción de la memoria principal y pequeño tiempo de acceso.
- Memoria central o principal:
Tiene un tiempo de acceso
relativamente rápido y gran capacidad.
- Extensiones de memoria central:
El tiempo de similar y
su capacidad puede ser algunas veces mayor.
- Memorias de masas o auxiliares:
suelen tener gran
capacidad pero pueden llegar a tener un tiempo de acceso muy lento
- Clasificación de las memorias
Las memorias se clasifican, por la
tecnología empleada y, según la forma en que se puede modificar su contenido. Las
memorias se clasifican en dos grandes grupos:
1) Memorias RAM: Son memorias en
las que se puede leer y escribir, (Random access memory). Por su tecnología pueden ser de
ferritas o electrónicas. Para entendernos, podríamos decir que es la memoria que utiliza
el ordenador para funcionar.
2) Memorias ROM: (Read 0nly
Memory): Son memorias en las que sólo se puede leer. La información guardada en la ROM
no pude ser cambiada por el usuario. En la ROM se guardan los bios que son los archivos
necesarios para que arranque el ordenador.
- BUSES DEL SISTEMA
- Funciones que realiza
El bus se puede definir como
un conjunto de líneas conductoras de hardware utilizadas para la transmisión de datos
entre los componentes de un sistema informático. Un bus es una ruta que conecta
diferentes partes del sistema, como el microprocesador, la controladora de unidad de
disco, la memoria y los puertos de entrada/salida, para permitir la transmisión de
información.
En el bus se encuentran dos pistas
separadas, el bus de datos y el bus de direcciones. La CPU escribe la dirección de la
posición deseada de la memoria en el bus de direcciones accediendo a la memoria, teniendo
cada una de las líneas carácter binario. Es decir solo pueden representar 0 o 1 y de
esta manera forman conjuntamente el número de la posición dentro de la memoria (es
decir: la dirección)
- Estructuras de
interconexión
Existen dos estructuras de
operaciones Entrada/Salida que tienen que ver con los buses, son: el bus único y el bus
dedicado.
El bus dedicado trata a la memoria de
manera distinta que a los periféricos (utiliza un bus especial) al contrario que el bus
único que los considera a ambos como posiciones de memoria. Este bus especial que utiliza
el bus dedicado tiene 4 componentes fundamentales:
- Datos: Intercambio de información entre la CPU y los
periféricos.
- Control: Lleva información referente al estado de los
periféricos (petición de interrupciones).
- Direcciones: Identifica el periférico referido.
- Sincronización: Temporiza las señales de reloj.
La mayor ventaja del bus único es su
simplicidad de estructura que le hace ser más económico, no permite que se realice a la
vez transferencia de información entre la memoria y el procesador y entre los
periféricos y el procesador.
El bus dedicado es mucho más flexible y
permite transferencias simultáneas. Su estructura es más compleja y por tanto sus costes
son mayores.
- EL BUS XT y EL BUS ISA (AT)
En 1980 IBM fabricó su primer PC. En
ese PC colocó un bus de expansión XT que funcionaba a una velocidad de 4.77 Mhz. El
ancho de banda de ese bus era de 8 bits.
Posteriormente se diseñó el bus AT, que
en relación con el bus de datos, tenía finalmente 16 bits (ISA),
Era compatible con su antecesor. También
se amplió el bus de direcciones, concretamenta hasta 24 bits.
Se aumentó la velocidad de cada una de
las señales de frecuencia, de manera que toda la circulación de bus se desarrollaba más
rápidamente. De 4.77 Mhz en el XT se pasó a 8.33 Mhz . Tenía una velocidad de
transferencia máxima de 8 Mbps.
El diseño MCA (Micro Channel
Arquitecture) permitía una ruta de datos de 32 bits, más ancha y una velocidad de reloj
ligeramente más elevada de 10 Mhz, con una velocidad de transferencia máxima de 20 Mbps.
Pero lo que es más importante el
novedoso diseño de bus de IBM incluyó un circuito de control especial a
Cargo del bus, que le permitía operar
independientemente de la velocidad e incluso del tipo del microprocesador del sistema.
El inconveniente era que la arquitectura
de IBM era totalmente incompatible con las tarjetas de expansión
que se incluyen en el bus ISA. Esto se
debía a que los conectores de las tarjetas de expansión MCA eran más pequeños que las
de los buses ISA.
El principal rival del bus MCA fue el
bus EISA (1987-1988), que también estaba basado en la idea de controlar el bus desde el
microprocesador y ensanchar la ruta de datos hasta 32 bits. EISA mantuvo compatibilidad
con las tarjetas de expansión ISA ya existentes lo cual le obligó a funcionar a una
velocidad de 8.33 Mhz.
En una máquina EISA, puede haber al
mismo tiempo hasta 6 buses principales con diferentes procesadores centrales y con sus
correspondientes tarjetas auxiliares.
En este bus hay un chip que se encarga de
controlar el tráfico de datos señalando prioridades para cada posible punto de colisión
o bloqueo mediante las reglas de control de la especificación EISA. Este chip actúa en
la CU como un controlador del tráfico de datos.
A pesar de ser mejor que los anteriores,
este bus no llegó a sustituirlos porque los sistemas que disponían de él eran de mayor
coste y en aquellos tiempos no se necesitaba más velocidad de la que los otros ofrecían.
Al contrario que con el EISA, MCA y
PCI, el bus VL no sustituye al bus ISA sino que lo complementa. (se acopla directamente en
la CPU)
Un PC con bus VL dispone para ello de un
bus ISA y de las correspondientes ranuras para tarjetas de ampliación. En un Pc con Bus
VL puede haber una, dos e incluso tres ranuras de expansión
El VL es una expansión homogeneizada de
bus local, que funciona a 32 bits, pero que pude realizar operaciones a 16 bits.
VESA presentó la primera versión del
estándar VL-BUS en agosto de 1992. La aceptación por parte del mercado fue inmediata. La
velocidad con este tipo de buses depende del número de conectores, cuanto más hay mayor
es la velocidad. La mejor combinación de rendimiento y funciones se da a 33 Mhz.
Años más tarde se creó la versión 2.0
Este bus funcionaba a 64 bits y además mantenía toda la compatibilidad con el VL-BUS.
Constaba hasta de 3 ranuras a 40 Mhz y dos a 50 Mhz.
- PCI (Peripheral Component Interconnect)
(Este es el bus que se usa en la
actualidad) El bus PCI, (interconexión de los componentes periféricos) es independiente
de la CPU, ya que entre la CPU y el bus PCI se instalará siempre un controlador de bus
PCI. El bus PCI no depende del reloj de la CPU, porque está separado de ella por el
controlador del bus.
El límite práctico en la cantidad de
conectores para buses PCI es de tres; como ocurre, con el VL. El actual estándar PCI
autoriza frecuencias de reloj que oscilan entre 20 y 33 Mhz.
- ENTRADA Y SALIDA (E/S)
- Funciones que realiza
Funciones que debe realizar
un computador para ejecutar trabajos de entrada/salida:
- Direccionamiento o selección del dispositivo que debe
llevar a cabo la operación de E/S.
- Transferencia de los datos entre el procesador y el
dispositivo (en uno u otro sentido).
- Sincronización y coordinación de las operaciones.
Esta última función es necesaria debido
a la diferencia de velocidades entre los dispositivos y la CPU y a la independencia que
debe existir entre los periféricos y la CPU.
Una transferencia elemental de
información es la transmisión de una sola unidad de información (normalmente un byte)
entre el procesador y el periférico o viceversa. Para efectuar una transferencia
elemental de información son precisas las siguientes funciones:
- Comunicación física entre el procesador y el periférico
para la transmisión de la unidad de información.
- Control de los periféricos. Para realizar estas funciones
la CPU gestionará las líneas de control necesarias.
Una operación de E/S es el conjunto de
acciones necesarias para la transferencia de un conjunto de datos. Para la realización de
una operación de E/S se deben efectuar las siguientes funciones:
- Recuento de las unidades de información transferidas
(normalmente bytes) para reconocer el fin de operación.
- Sincronización de velocidad entre la CPU y el
periférico.
- Detección de errores (e incluso corrección).
- Almacenamiento temporal de la información. Es más
eficiente utilizar un buffer temporal específico para las operaciones de E/S que utilizan
el área de datos del programa.
- Conversión de códigos, conversión serie/paralelo, etc.
- Dispositivos externos
Una de las funciones básicas
del computador es comunicarse con los dispositivos exteriores, es decir, el computador
debe ser capaz de enviar y recibir datos desde estos dispositivo. Sin esta función, el
ordenador no sería operativo porque sus cálculos no serían visibles desde el exterior.
De todos los posibles periféricos,
algunos son de lectura, otros de escritura y otros de lectura y escritura. Por otra parte,
existen periféricos de almacenamiento también llamados memorias auxiliares o masivas.
La mayoría de los periféricos están
compuestos por una parte mecánica y otra parte electrónica. A la componente electrónica
del periférico se le denomina controlador del dispositivo o adaptador del dispositivo. Si
el dispositivo no tiene parte mecánica, el controlador estará formado por la parte
digital del circuito. Frecuentemente los controladores de los dispositivos están alojados
en una placa de circuito impreso diferenciada del resto del periférico.
El mayor inconveniente que encontramos en
los periféricos es la diferencia entre sus velocidades de transmisión y la diferencia
entre éstas y la velocidad de operación del computador.
- Uso de interrupciones
Un computador debe disponer
de los elementos suficientes para que el programador tenga un control total sobre todo lo
que ocurre durante la ejecución de su programa. La llegada de una interrupción provoca
que la CPU suspenda la ejecución de un programa e inicie la de otro.
- Tipos
Estos dispositivos permiten al
usuario del ordenador introducir datos, comandos y programas en la CPU.El teclado es un
dispositivo de entrada. La información introducida con el mismo, es transformada por el
ordenador en modelos reconocibles por el mismo. Otros dispositivos de entrada son los
lápices ópticos, joysticks y el ratón, que convierte el movimiento físico en
movimiento dentro de una pantalla de ordenador; los escáneres luminosos, y los módulos
de reconocimiento de voz.
Otros dispositivos de entrada, usados en
la industria, son los sensores.
- Dispositivos de Entrada/Salida
Los dispositivos de almacenamiento
externo más frecuentes son los disquetes y los discos duros, aunque la mayoría de los
grandes sistemas informáticos utiliza bancos de unidades de almacenamiento en cinta
magnética. Los discos flexibles pueden contener, desde varios centenares de miles de
bytes hasta bastante más de un millón de bytes de datos. Los discos duros no pueden
extraerse de los receptáculos de la unidad de disco, que contienen los dispositivos
electrónicos para leer y escribir datos sobre la superficie magnética de los discos y
pueden almacenar desde varios millones de bytes hasta algunos centenares de millones. La
tecnología de CD-ROM, que emplea las mismas técnicas láser utilizadas para crear los
discos compactos de audio, permiten capacidades de almacenamiento del orden de varios
cientos de megabytes de datos. También hay que añadir los recientemente aparecidos DVD
que permiten almacenar más de 4 Gb de información.
Estos dispositivos permiten al
usuario ver los resultados. El monitor presenta los caracteres y gráficos en una pantalla
similar a la del televisor. Por lo general, los monitores tienen un tubo de rayos
catódicos, aunque los ordenadores pequeños y portátiles utilizan hoy pantallas de
cristal líquido o electroluminiscentes. Otros dispositivos de son las impresoras, las
tarjetas de sonido y los módem. Un módem enlaza dos ordenadores transformando las
señales digitales en analógicas para que los datos puedan transmitirse a través de las
líneas telefónicas convencionales.
- CONCLUSIONES
Es curioso estudiar la estructura de la
informática porque de esta manera hemos aprendido algo más de los ordenadores. Más que
nada, nos hemos dado cuenta de que la informática no es algo inactivo, sino que está
evolucionando continuamente. Este continuo cambio tiene muchos efectos positivos para las
empresas y los consumidores porque provoca la reducción de los costes y el aumento de la
potencia de los equipos. Por eso, equipos que antes ocupaban un armario entero son mucho
menos potentes que la gran mayoría de los ordenadores personales que cualquiera puede
adquirir hoy por poco más de 100.000 ptas. Se podría decir que la evolución de la
arquitectura del ordenador y más explícitamente la evolución del hardware en rapidez,
funcionalidad, comodidad y aplicación se ha debido a la transformación de los
componentes que procesan la información y de los caminos que conducen la información,
los buxes. Cambios que se han producido porque el hombre no se ha conformado con lo
obtenido, sino que trata cada día de superarse a sí mismo. Por ello la evolución de la
informática será continua a lo largo del tiempo.
"Jamás se descubriría nada si
nos considerásemos satisfechos
con las cosas descubiertas." Séneca
- BIBLIOGRAFÍA
Enciclopedia Encarta 99
Consultor didáctico Areas
www.rincondelvago.com
Monografías
