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Lic. en Contaduría e informática. INFORMÁTICA II.EQUIPO No. 2.
INTRODUCCIÓN
La incorporación del ordenador o computadora en las oficinas, constituyóuna revolución en los sistemas ofimáticos, ya que las máquinas ofrecían el mediopara realizar comunicaciones e intercambio de información instantáneos entrecompañeros de trabajo, recursos y equipos. Los accesorios, comoel mouse (ratón), facilitan el desplazamiento dentro de las aplicaciones(programas de computadora).
Los rápidos avances tecnológicos han mejorado los sistemas informáticos y, almismo tiempo, han disminuido los precios, haciendo que los equipos sean másasequibles. Un ordenador o computadora personal (PC) cuenta con dispositivospara visualizar la información (monitor e impresora láser), paraintroducir datos (teclado y ratón o Mouse), para recoger y almacenar lainformación (unidades de disco y CD-ROM) y para comunicarse con otrosordenadores (módem). Una tendencia en el desarrollo de computadoras es elesfuerzo para crear computadoras de quinta generación, capaces deresolver problemas complejos en formas que pudieran llegar a considerarsecreativas.
A medida que transcurre el tiempo las computadoras han ido innovándose, esimportante destacar que hay que ir al paso de este avance tecnológico.Interactuar con un equipo de cómputo no resulta tan difícil si se precisa de
conocimiento de sus componentes, además de lugar que ocupa como usuariologrando asignarle el mejor uso adecuado y funcionamiento del PC. Enseguida demuestra lo que debemos saber como usuarios de un ordenador…
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UNIDAD I. INTRODUCCIÓN A LOS SISTEMAS DE CÓMPUTO.
Definición a terminología a utilizar.Un conjunto de elementos físicos (HARDWARE) y electrónicos que funcionan a base deprogramas (SOFTWARE), es como se compone un Sistema de Computo.
Sus elementos son: Fig. 1.1. Elementos de un sistema decómputo.
Y en base a la función que se realice con el sistema, tiene cuatro componentes:
ENTRADA.PROCESAMIENTO.ALMACENAMIENTO.SALIDA.
Partes de una computadora.
Una computadora consiste en una variedad decomponentes de equipo que trabajan con programaspara realizar cálculos, organizar datos y comunicarsecon otras computadoras.
Tales equipos son:
Fig.1.2. Componentes de una computadora.
-Equipos de entrada: (teclado, mouse, micrófono,scanner, cámara digital, cámara web).
-Equipos de salida: (impresora, monitor y bocinas).
-Sistema unit (gabinete): conocido como chasis sonparte de una tarjeta de circuito llamada tarjetamadre.
Los componentes internos son los que residen en elinterior del system unit como el CPU, la memoria,disco duro, etc.
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USUARIO
PROGRAMAS
SOFTWARE
HARDWARE
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-Equipos de almacenamiento: es el lugar físico en donde la computadora mantiene datos,instrucciones e información que registra o guarda y que puede recuperar o extraer.Fig. 1.3. Ejemplo de equipos de entrada, salida, almacenamiento y procesamiento.
Tipos de almacenamiento comunes: floppy disk drive, zip drive, hard drive, CD-ROM drive,
CD-RW drive, DVD-ROM drive.
Un Drive: equipo lee o escribe un medio de almacenamiento.
-Equipos de comunicación son los que permiten la comunicación, el intercambio de datos,instrucciones e información entre el usuario y otras computadoras, ejemplo el modem.
CPU (Central Process Unit, Unidad Central de Proceso).
Es el microprocesador, también conocido como el
gabinete de la computadora, ya que realiza cálculos.Es el equipo electrónico que interpreta y lleva acabolas instrucciones básicas que realiza lacomputadora.
Sus componentes típicos son:
- La unidad de lógica/ aritmética (ALU).
- La unidad de control (CU).
Fig.1.4. Ubicación de CPU.
La memoria principal o RAM es el dispositivo donde sealmacenan temporalmente los datos y programas que la CPU estaprocesando o va a procesar en determinado momento.
Fig.1.5. Memorias RAM.
“La memoria secundaria es un conjunto de dispositivos periféricos para elalmacenamiento masivo de datos de un ordenador, con mayor capacidad que la memoriaprincipal pero más lenta que ésta. Es un método de almacenamiento de datos y la
información en una base de más largo plazo que la memoria principal en un equipo.”1
“Está diseñada para superar algunas limitaciones de la memoria principal, un aspectoimportante de la memoria secundaria es que no pueden ser abordados directamente porel cpu.”2
Ejemplos de la memoria secundaria son: disquete, disco duro, usb, flash y disco zip.
1 misecundaria.com/sabatico/memoriasecundaria
2 www.mitecnologico.com/main/memoriasecundaria
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Fig.1.6. Memorias secundarias.
Interfaz es el que define el límite de comunicación entre dos elementos como elsoftware, hardware o el usuario.
Dispositivos periféricos permiten que la computadora interactué con el exterior.
Estos Dispositivos electrónicos físicos que se conectan a una computadora pueden ser de:ENTRADA, SALIDA, ENTRADA / SALIDA, COMUNICACIÓN Y ALMACENAMIENTO.
Fig.1.7. Ejemplos de dispositivos periféricos.
Los diagramas de Bloques muestran la estructura de cada uno de sus componentes deuna computadora y su funcionamiento interno además de enseñar como se conecta cadauno de sus dispositivos.
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Fig. 1.8 Diagrama de Bloque de una computadora.
UNIDAD II. UNIDAD CENTRAL DE PROCESO.
Configuración de una PC.
Dentro de los microprocesadores, un registro es una porción de memoriaultrarrápida, de poca capacidad e integrado al microprocesador, quepermite almacenar y acceder datos usados frecuentemente.
Fig. 2.1. Procesadores AMD.
Se emplean para aumentar la velocidad de ejecución de los programas.
Registros.
Un registro es una porción de memoria ultrarrápida, de poca capacidad e integrado almicroprocesador, que permite almacenar y acceder datos usados frecuentemente.
Existen múltiples tipos de registros como:
- Registro de datos.- Registro de memoria.
- Registro de propósito general (GPR o General Purpose Registers).- Registro de coma flotante.- Registro de constantes.- Registro de propósito específico.- Registro vectorial.
Unidad aritmético lógica.
La ALU es el bloque funcional del microprocesador encargado de realizar todas aquellasoperaciones matemáticas como: suma, resta, multiplicación, división y código binario.
Unidad de control.
La unidad de control es el cerebro de la computadora, su función es ejecutar programasalmacenados en la memoria principal buscando sus instrucciones y examinándolas paradespués ejecutarla una tras otra.
A las líneas de direcciones se le conoce como bus de datos.
Una dirección de memoria es un identificador para un a localización, que habitualmentetiene un tamaño de 32 bits de maquinas actuales. Para acceder una ubicación especificade la memoria, la CPU genera señales en el bus de dirección que habitualmente tiene untamaño de 32 bits en la mayoría de las máquinas actuales.
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Las transferencias que se dan a través del bus de datos son gobernadas por variosdispositivos y métodos, de los cuales al controlador PCI. Las líneas de direccionesgeneralmente se utilizan también para direccionar los puertos de e/s.
Los bits de orden mas alto se utilizan para seleccionar una posición de memoria o puerto
de e/s dentro de un modulo.
UNIDAD III. MEMORIAS.
Memoria principal.
El término “memoria” se aplica a cualquier componente electrónico capaz de almacenardatos en forma temporal. Existen dos categorías principales de memorias:
La memoria interna que almacena datos en forma temporal mientras los programas seestán ejecutando. La memoria interna utiliza micro conductores, es decir circuitoselectrónicos rápidos especializados.
Memoria auxiliar llamada también memoria física o memoria externa, que almacenainformación a largo plazo incluso después de apagar el equipo. La memoria auxiliarcorresponde a los dispositivos magnéticos de almacenamiento como por ejemplo el discoduro.
RAM.
La memoria de acceso aleatorio (en ingles: Random AccessMemory), es la memoria desde donde el procesador recibe lasinstrucciones y guarda los resultados. Es el área de trabajo parala mayor parte del software de un computador.
La memoria cache es igual a la memoria principal. Sinembargo, físicamente en la computadora es un componentedistinto. Se puede definir como una memoria rápida y pequeña,situada entre la memoria principal y el procesador,especialmente diseñada para contener información que seutiliza con frecuencia en un proceso con el fin de evitar accesos a otras memorias .Fig. 3.1. Tipos de memorias RAM.
Tipos de memoria RAM: SRAM, DRAM.
SRAM: es el acrónimo de Static Random Access memory (memoria estática de accesoaleatorio), tipo de memoria RAM (RAM estática) alternativa a la DRAM (RAM dinámica), esel hecho de ser estática quiere decir que no es necesario refrescar los datos, ya que susceldas mantienen los datos, siempre y cuando estén alimentadas. Otra de sus ventajas essu velocidad, muy superior a la de la memoria principal del sistema.
MÓDULOS SIMMs Y DIMMs: Se trata de la forma en que se juntan los chips dememoria, del tipo que sean, para conectarse a la placa base de la computadora. Son unasplaquitas alargadas con conectores en un extremo; al conjunto se le llama modulo.
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SIMMs: Single in-line Memory Module, con 30 o 72 contactos. Los de 30 contactos puedenmanejar 8 bits cada vez, por lo que en un 386 o 486, que tiene un bus de datos de 32 bits,necesitamos usarlos de 4 en 4 módulos iguales. Los SIMMs de 72 contactos, másmodernos manejan 32 bits, por lo que se usan de 1 en 1 en los 486.
DIMMs: mas alargados (unos 13 cm), con 168 contactos y en zócalos generalmentenegros; llevan dos muescas para facilitar su correcta colocación. Pueden manejar 64 bitsde una vez, por lo que pueden usarse de 1 en 1 en los Pentium, K6 y superiores.
Memorias con paridad: consisten en añadir a cualquiera de los tipos anteriores un chipque realiza una operación con los datos cuando entran en el chip y otra cuando salen. Siel resultado ha variado, se ha producido un error y los datos ya no son confiables.
Memorias de video: para tarjetas graficas. De menor a mayor rendimiento, pueden ser:
DRAM-> FPM-> EDO-> VRAN-> WRAM-> SDRAM-> SGRAM. DRAM: Dinamic-Ram, o RAM a
secas, ya que es “la original”, y por lo tanto la más lenta. Usada hasta la época del 386, suvelocidad de refresco típica es de 80 o 70 nanosegundos. Tiempo en que esta tarda envariarse para poder dar entrada a la siguiente serie de datos. Por ello es más rápida la de70 ns que la de 80 ns.
Fast page: (FPM): a veces llamada DRAM o solo RAM, puesto que evolucionadirectamente de ella y se usa desde hace tanto que pocas veces se les diferencia. Algomás rápida, tanto por se estructura como por ser de 70 o 60 ns.
EDO: o EDO-RAM, Extended Data Output-RAM. Evoluciona de la fast page; permiteempezar a introducir nuevos datos mientas los anteriores están saliendo, lo que la hace
más rápida.
ROM, EPROM.
Las memorias de solo lectura (ROM, read-only memory) son, al igual que las RAM,memorias de acceso aleatorio, pero, en principio no pueden cambiar su contenido.
Tampoco se borran la información de ellas si es interrumpida la corriente, por lo tanto esuna memoria no volátil.
Fig.3.2. Unidad de CD-ROM.
Funcionamiento ROM: de un modo similar a la memoria RAM, loschips ROM contienen una hilera de filas y columnas, aunque lamanera aunque interactúan es bastante diferente. Mientras que laRAM usualmente utiliza transistores para dar paso a un capacitadoren cada intersección, la ROM usa un diodo para conectar las líneas si
el valor es igual a 1. Por el contrario si el valor es 0, las líneas no se conectan en absoluto.
La manera en que trabaja un chip ROM necesita la perfecta programación y todos losdatos necesarios cuando es creado. No se puede variar una vez que esta creado.
Las memorias ROM pueden ser clasificadas, según su capacidad de variar su
contenido, en:
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Memoria PROM: los desarrolladores crearon un tipo de ROM conocido como PROM(programable read-only memory). Los chips PROM pueden ser compradoseconómicamente y codificados con una simple herramienta llamada programador
Fig.3.3. Memoria PROM.
La peculiaridad es que solo pueden ser programados una vez. Son más frágiles que loschips ROM hasta el extremo que la electricidad estática lo puede quemar.
Memoria EPROM, los chips EPROM pueden ser regrabados variasveces. Borrar una EEPROM requiere una herramienta especial queemite una frecuencia determinada de luz ultravioleta. Son configuradasusando un programador EPROM que provee voltaje a un niveldeterminado dependiendo el chip usado.
Fig. 3.4. Memoria EPROM.
Memoria EEPROM.
Memoria flash la memoria flash es un tipo de EEPROM quepermiten se borren o escriban múltiples locaciones de memoriaen una operación de programación.
Fig. Memorias EEPROM.
Memoria flash USB: hoy en día se utilizan cada vez más los dispositivos flash USB queson plug and play, ya que se conectan al ordenador mediante un puerto estándar USB, sinnecesidad de cables o un enchufe adicional. En la actualidad tienen una capacidad dealmacenaje de hasta 16 GB.
Memoria secundaria la memoria secundaria es un conjunto de dispositivos periféricospara el almacenamiento masivo de datos de un ordenador, con mayor capacidad que lamemoria principal, pero más lenta. La memoria secundaria puede considerase físicamentecomo dispositivos de entada/salida, ya que requiere de dispositivos que se conectan fuera
del circuito principal de la computadora.
La computadora utiliza canales de entrada/salida para acceder a la información y se utilizapara almacenamiento a largo plazo de información persistente.
Discos duros: un disco duro es un dispositivo de almacenamiento no volátil, queconserva la información aun con la perdida de energía, emplea un sistema de grabaciónmagnética digital; hay distintos estándares para comunicar un disco duro con lacomputadora; los interfaces más comunes son (IDE, también llamado ATA), SCSI, SATA YFC.
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Disco compacto: el disco compacto conocido popularmente como CD, es un soportedigital óptico utilizado para almacenar cualquier tipo de información. Aparte de un CD-ROM estándar, puedes comprar un CD-R o un CD-RW.
DVD: un DVD o digital versatile disc disco versátil digital, es un tipo de disco óptico de
alta densidad que se utiliza para almacenar música, película o datos.
Memoria virtual: La memoria virtual es un concepto que permite al software usar másmemoria principal que la que realmente posee el ordenador. La mayoría de losordenadores tiene cuatro tipos de memoria: registros en la CPU, la memoria cache, lamemoria física y el disco duro. La memoria virtual también simplifica la carga delprograma para su ejecución llamada reubicación, este procedimiento permite que elmismo programa se ejecute en cualquier posición de la memoria física.
Transferencia de datos.
Es la que define el número de bits que se transmiten por unidad de tiempo atraves de unsistema de transmisión digital o entre dispositivos digitales.
Prestación de datos en memoria: dato es cualquier número, imagen, sonido, símbolo,nombre, etc. que no permite tomar ninguna decisión, porque no tiene un significadoconcreto, los datos deben de procesarse para dotarlos de significado y convertirlos eninformación.
Control de transferencia: se llama control de transferencia o flujo de control al ordenen el que se ejecutan las instrucciones de un programa, siendo las propias instruccioneslas que determinan o controla dicho flujo. Transferencia paralelo: un receptor debereconocer que un transmisor le envía información, el control puede resolverse de 2formas:
a) Control estroboscópico: emplea una línea especial por la cual se transmite una señalde control.
b) Apretón de manos (HAND SHAKING): emplea dos líneas de control. Ahora hay uncontrol tanto en el envío como una confirmación de la recepción.
Transferencia Serie.
Los datos se envían por un hilo de transmisión (Tx) y se recibe por otro, de recepción (Rx)
a) Transmisión sincrónica: la transferencia se controla mediante señales de control porhilos independientes a los de envío de información.
b) Transmisión Asincrónica: la transferencia se controla mediante señales que se
combinan con las de información y se envía por el mismo hilo.
Fig. Maneras de transferencias de datos en un PC.
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UNIDAD IV FUNCIONAMIENTO DE UNA COMPUTADORA.
Funciones de la unidad de control durante una ejecución.
La unidad de control es la encargada de activar o desactivar los diversos componentes
del microprocesador en función de la instrucción que el microprocesador es te ejecutandoy en función también de la etapa de dicha instrucción queeste ejecutando
Las funciones de la unidad de control se mencionan acontinuación:
-Registros de instrucción.-Registros de propósito general.-Contador de programas.-Reloj.-El codificador.
-El secuenciador.
Fig.4.1 Unidad de control de una PC.
Formato de instrucciones.
El formato de instrucciones es un conjunto de pesificaciones que indican como debe deser interpretado el patrón de bits de una instrucción de maquina para lograr su ejecucióndentro del computador.
El formato de la instrucción nos indica cual es elcódigo de operación y cuales los operando quelainstrucción especifica, tanto explicita comoimplícitamente.
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Fig.4.2. Formato de instrucciones.
MicroprocesadoresEl microprocesador o simplemente procesador, es el circuito integrado central y máscomplejo de una computadora u ordenador; a modo de ilustración, se le suele asociar poranalogía como el "cerebro" de una computadora.
El procesador es un circuito integrado constituido por millones de componenteselectrónicos integrados.
Memoria cache: es una memoria ultrarrápida que emplea el micro para tener a alcancedirecto ciertos datos que "predeciblemente" serán utilizados en las siguientesoperaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de esperapara adquisición de datos. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada cacheinterna de primer nivel o L1; es decir, la que está dentro del micro, encapsulada junto a él.
Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del microespecializada en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exteriordel procesador en otro chip. Esta parte esta considerada como una parte "lógica" juntocon los registros, la unidad de control, memoria y bus de datos.
Fig. 4.3. Microprocesadores AMD e Intel.
Ciclo fundamental de la ejecución de una instrucción.
La ejecución de una instrucción involucra dos fases laprimera es la Fase de búsqueda de la instrucción endonde se hace la transferencia de la instrucción que seva a ejecutar desde la RAM a la Unidad de Control.
La segunda es la es la Fase de ejecución la cualconsiste en la realización de todas las acciones queconforman la instrucción en si.
Fig.4.4.Ejecución de una Instrucción.
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Tiempos de ejecución de una instrucción para que el procesador genere todas lasseñales necesarias para controlar los restantes bloques del sistema y para que todo elsistema este sincronizado, se parte en ondas de frecuencia constante generadasnormalmente por un cristal de cuarzo.
FASE DE BÚSQUEDA.
1.La unidad de control (UC) envía una microorden para que el contenido del registrocontador de programa (RCP) que contiene la dirección de la siguiente instrucción (la quecorresponde procesar),sea transferido al registro de dirección de memoria (RDM).
2.La posición de memoria que figura en el BRDM es utilizada por el selector para transferirsu contenido (instrucción) al registro de intercambio de memoria(RIM).
3. Se transfiere la instrucción desde el registro de intercambio de memoria (RIM) alregistro de instrucción (RI).
4-.El decodificador procede a interpretar la instrucción que llega desde el registro deinstrucción (RI), y queda dispuesta la activación de UAL y se informa al secuenciador.
5. El registro contador de programa se autoincrementa a través de la UAL con un valor 1(o n en caso de utilizar la longitud de palabra de memoria), para quedar apuntando a lapróxima instrucción consecutiva. Si la instrucción en ejecuciones de ruptura de secuencia,el CPU se cargará con la dirección que corresponda.
FASE DE EJECUCIÓN.
Esta fase se ejecuta o realiza la transferencia de datos ordenada. Este ciclo maquina tardaen realizarse más o menos tiempo dependiendo del ciclo maquina. El numero de ciclosmaquina necesario para procesar por completo una instrucción se denomina ciclomaquina.
Decodificación de una instrucción.
Se encarga de codificar la instrucción que se va e ejecutar. Es decir, saber que instrucciónes. Cuando el micro procesador lee de memoria una instrucción el código de esainstrucción le lleva a esta unidad esta unidad se encarga de interpretar ese código paraaveriguar l tipo de instrucción a realizar por ejemplo: instrucciones de suma,
multiplicaciones, almacenamiento de datos en memoria etc.
El papel de contador de programas.
El contador de programas ( PC ) también l llamado puntero de instrucciones ( instrucciónpointer ) parte del secuenciador de instrucciones en algunas computadoras , es unregistro del procesador que indica la posición donde esta el procesador en su secuenciade instrucciones.
El registro de instrucción es un registro de launidad de control del CPU en donde se almacena
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la instrucción que esta ejecutando. En los procesadores simples cada instrucción a serejecutada es en cargada en el registro de la instrucción que la contienen mientras se esdecodificada preparada y al final ejecutado, un proceso que puede tomar varios pasos,los procesadores mas complejos usan una tubería de registro de instrucción donde cadaetapa de la tubería hace parte del trabajo, decodificación, preparación, o ejecución ydespués pasa al resultado ala sig. Etapa para realizar el siguiente paso hasta que lainstrucción es recesada totalmente.Fig.4.5. Contador de programas.
UNIDAD V. OPERACIONES DE LA UNIDAD ARITMÉTICO LÓGICAS
Configuración de la unidad aritmético lógica.
ALU, siglas en inglés de (Afithmetic Logic Unit). Es un conjunto de circuitos electrónicosdigitales las cuales realizan operaciones aritméticas y lógicas elementales. Se comunicalas otras unidades a través del bus.
La ALU está conformada por:
Circuito Operacional: Es un conjunto de compuertas básicas organizadas en diferentesarreglos para llevar a cabo las operaciones.
Registro de Entrada: Se encarga de guardar los datos que necesita una instrucción parapoder ser efectuada.
Acumulador: Guarda los resultados de las operaciones realizadas por el circuitooperacional. Se conecta con los registros de entrada (en caso de encade nación) y con elbus de datos para la transmisión de resultados a la Unidad de Control a la memoria.
Registros de Estado: Grupo de biestables que guardan condiciones de la última operaciónque puedan afectar a operaciones posteriores.
Registro y la unidad aritmético lógica.
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Examinar los registros que utilizan la unidad de control y el funcionamiento de losmismos.
Los Registros son un medio de ayuda a las operaciones realizadas por la unidad de controlasí como la unidad aritmética y lógica. Permite almacenar información, temporalmente,para facilitar la manipulación de los datos del CPU. Realizando una similitud con el restodel sistema informático, los registros son a la CPU como la memoria principal de lacomputadora. Los registros se dividen en tres grupos principales. Registro de Propósito General: Son AX, BX, CX, y DX son caballos de batalla o las
herramientas del sistema. Son los únicos en el que se puede direccionarlos como unapalabra o como una parte de un byte. El último byte de la izquierda es la parte “alta”, y elúltimo byte de la derecha es la parte “baja” por ejemplo, el registro CX consta de unaparte CH (alta) y una parte CL (baja), se puee referir a cualquier parte por su nombre.
Registros de Segmento de Memoria: Un registro de segmento se utiliza para alinear en unlímite de párrafo o dicho de otra forma codifica la dirección de inicio de cada segmento,
su dirección en un registro de segmento supone cuatro bits 0 a su derecha. Un registro desegmento tiene 16 bits de longitud y facilita un área de memoria para direccionamintosconocidos como el segmento actual.
Los registros de segmento son:
Registro CS. EL DOS almacena la dirección inicial del segmento de código de un programaen el registro CS. Esta dirección de segmento, más un valor de desplazamiento en elregistro de apuntado de instrucción (IP), indica la dirección de una instrucción que esbuscada para su ejecución. Para propósito de programación normal, no necesista refenciarel registro CS.
Registro DS. La dirección inicial de un segmento de datos de programa es almacenada enel registro DS. En términos sencillos, esta dirección, más un valor de desplazamiento enuna instrucción, genera una referencia a la localidad de un bytes especifico en elsegmento de datos.
Registro SS. Permite la colocación en memoria de una pila, para almacenamientotemporal de dirección y datos. El DOS almacena la dirección de inicio del segmento de pilade un programa en el registro SS. Esta dirección de segmento, más un valor dedesplazamiento en el registro del apuntador de la pila (SP), indica la palabra actual en lapila que está siendo direccionada. Para propósitos de programación normal, no senecesita referenciar el registro SS.
Registro ES. Algunas operaciones con cadenas de caracteres (datos de caracteres) utilizanel registro esta de segmento para manejar el direccionamineto de memoria. El registro ESesta asociado con el registro DI (índice) un programa que requiere el uso del registro ESpuede inicializarlo con una dirección apropiada.
Registros FS y GS. Son registros extra de segmento en los procesadores 80386 yposteriores a estos procesadores.
. Registro Puntero de Instrucciones. El registro Puntero de Instrucciones o contador deprograma indica el flujo de las instrucciones del proceso en realización, apuntando a ladirección de memoria en que se encuentra la instrucción a ejecutar. Ya que las
instrucciones de un programa se ejecutan de forma secuencial, el procesador
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incrementará en una unidad este registro cada vez que ejecute una instrucción para queapunte a la siguiente.
La información que almacena un registro se puede modificar cuando una interrupciónexterna, o la propia ejecución del proceso en curso, provoquen una alteración en lasecuencia de operaciones. Esta alteración transferirá el control del sistema informático aotro proceso diferente al que está en ejecución.
Acumulador.
Aprender el funcionamiento del registro acumulador de la unidad aritmético.El acumulador es un registro en el cual se almacenan temporalmente los resultados
aritméticos y lógicos intermedios que serán tratados por la Unidad aritmético-lógica (ALU).
Si no existiera el registro como el acumulador sería necesario escribir el resultado decada cálculo (como adición, multiplicación, desplazamiento (shift), etc), en la memoriaprincipal, quizás justo para ser leída inmediatamente otra vez para su uso en la siguiente
operación. El acceso a la memoria principal es significativamente más lento que el accesoa un registro como el acumulador porque la tecnología usada para la memoria principal esmás lenta (pero más barata) que la usada para un registro interno del CPU.
El ejemplo canónico para el uso del acumulador es cuando se suma una lista denúmeros. El acumulador es inicialmente a cero, entonces cada número es sumado al valoren el acumulador. Solamente cuando se han sumado todos los números, el resultadomantenido en el acumulador escrito a la memoria principal o a otro, registro no-acumulador del CPU. Los CPU modernos generalmente tienen muchos registros, todos omuchos de ellos pueden ser capaces de ser utilizados para los cálculos. En unaarquitectura de computadora, la característica que distingue a un registro acumulador deuno que no lo es, es que el acumulador puede ser usado como operando implícito para lasinstrucciones aritméticas (si la arquitectura fuera a tener alguno).
Su importancia radica en las características de la información que almacena, ya que consu contenido se realizan todas las operaciones de cálculo que ha de ejecutar la unidadaritmética y lógica.
Banderas de estado.
Registro de Bandera.Registro de Bandera sirven para indicar el estado actual de la máquina y el resultado delprocesamiento, cuando algunas instrucciones piden comparaciones o cálculos aritméticoscambian el estado de las banderas.
Las banderas están en el registro de banderas en las siguientes posiciones:
Registros internos del procesador.
Los registros del procesador se emplean para controlar instrucciones en ejecución,manejar direccionamiento de memoria y proporcionar capacidad aritmética. Los registros
son direccionables por medio de un nombre. Los bits por convención, se numeran dederecha a izquierda, como en:
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Registros de segmento.
Un registro de segmento tiene 16 bits de longitud y facilita un área de memoria paradireccionamiento conocida como el segmento actual.
Las banderas más comunes son las siguientes:
OF (Over flow flaw, desbordamiento).Indica el desbordamiento de un bit de orden alto (mas a la izquierda) después de unaoperación aritmética.DF (Direction flag, Dirección).
Designa la dirección hacia la izquierda o hacia la derecha para mover o comparar cadenasde caracteres.IF (Interruption flag, Interrupción).
Esto nos indica que una interrupción externa, como la entrada desde el teclado seaprocesada o ignorada.
TF (Trap flag, Trampa),
Examina el efecto de una instrucción sobre los registros y la memoria. Los programasdepuradores domo DEBUG, activan esta bandera de manera que pueda avanzar en laejecución de una sola interrupción a un tiempo.
SF (Sign flag, Signo).
Contiene el signo resultante de una operación aritmética (0=positivo y 1=negativo).
ZF(Zero flag, Zero).Indica el resultado de una operación aritmética o de comparación (0=resultado difeentede cero y 1=resultado igual a cero).
AF (Auxiliary carry flag, Acarreo auxiliar).Contiene un acarreo externo del bit 3 en un dato de 8 bits, para aritmética especializadaPF (Party flag, Paridad).
Indica paridad par o impar de una operación en datos de ocho bits de bajo orden (mas a laderecha).CF (Carry flag, Acarreo).
Contiene el acarreo de orden más alto (más a la izquierda) después de una operaciónaritmética, también lleva el contenido del ultimo bit en una operación de corrimiento orotación.
Generalmente se usan para controlar o indicar el estado intermedio o final o resultado dediferentes operaciones. Generalmente los microprocesadores tienen, por ejemplo, unregistro de estados que está compuesto de banderas y las banderas son usadas para
indicar varias condiciones postoperación, como cuando hay un desbordamiento
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aritmético. Las banderas pueden se utilizadas en operaciones subsiguientes, como eninstrucciones de salto de procesamiento condicional.
Temporal.
Analizar el registro que nos permite el almacenamiento momentáneo de la información.
El registro SS (temporal) permite la colocación en memoria de una pila, paraalmacenamiento temporal de direcciones y datos.
El DOS almacena la dirección de inicio del segmento de pila de un programa en el registroSS. Esta dirección de segmento, más un valor de desplazamiento en el registro delapuntador de la pila (SP), indica la palabra actual en la pila que está siendo direccionada.Para propósitos de programación normal, no se necesita referenciar el registro SS.
Representación interna de números.
Entender como el procesador representa la información usando el sistema binario.
El sistema binario es un sistema de numeración en el que los números se representanutilizando las cifras cero y uno, esto tiene mucha importancia ya que las computadorastrabajan internamente con 2 niveles de voltaje lo que hace que su sistema de numeraciónnatural sea binario, por ejemplo 1 para encendido y 0 para apagado. El termino bit es unaabreviación de digito binario, un digito binario es un estado abierto o cerrado, se locomprende mostrándolo y analizándolo como un 1 o 0; en una computadora es
representado un 1 o 0 eléctricamente con diferencia de voltaje, en el caso de un discorígido o cd, por dos formas distintas de diminutas marcas en la superficie en el caso deldisco señales magnéticas, en el caso del cd señales que reflejarán el “láser” que rebotaráen el cd y será decepcionado por un sensor de distinta forma indicando asi si es un cero oun numero uno. Toda la información que emitimos y recibimos a través de las máquinasusando s uno y ceros en grupos que son transformados en distintas cosas interpretablespor nosotros: imagen, sonido, o simplemente reproduciendo manejando componentes. Laera de lo digital.
En binario, tan sólo existen dos dígitos, el cero y el uno. Hablamos, por tanto, de unsistema en base dos, en el que 2 es el peso relativo de cada cifra respecto de la que seencuentra a la derecha.
Es decir.
An, An-1, …..; A5, A4, A3, A1, Ao.En base 10 (sistema decimal), cuando llegamos al 9, seguimos con una cifra más, perocomenzando desde el principio: 9,10.11… en binario sría.0, 1 (cero y uno)10, 11 (dos y tres)100, 101, 110, 111 (cuatro, cinco, seis y siete)1000, 1001, 1010, 1011, 1110, 1111 (del ocho al quince)10000, 10001, 10010, 10011, 10100….
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Suma y registro en la ALU.
En el sistema Binario o de base 2, cuenta solamente con dos dígitos el 0 y el 1,empezamos con el 0 y después el 1, y para formar un número más grande, se vanañadiendo 0 y 1 la izquierda del número que ya tenemos. La unidad Aritmética Lógica, en
la CPU del procesador, es capaz de realizar operaciones aritméticas, con datos numéricosexpresados en el sistema binario. Naturalmente, esas operaciones incluyen la adicción, lasustracción, el producto y la división. Las operaciones se hacen del mismo modo que en elsistema decimal, pero debido a la sencillez del sistema de numeración, puede hacersealgunas simplificaciones que facilitan mucho la realización de las operaciones.
La tabla de sumar, en binario, es mucho más sencilla que en decimal. Sólo hay querecordar cuatro combinaciones posibles.
+ 0 10 0 11 1 0 + 1
Fig 5.1. Suma en binario.
Las sumas 0+0,0+1y1+0 son evidentes:
0+0=01+1=11+0=1
Pero la suma de 1+1, que sabemos que es 2 en el sistema decimal, debe escribirse en
binario cada dos cifras (0) y, por tanto 1+1 es 0 y se arrastra una unidad, que se suma ala posición siguiente a la izquierda. Por ejemplo.010+101=111 210 +510 =710 1011011+1011010=10110101 9110 +9010 =18110 110111011 + 100111011= 1011110110 443 10 + 44310 + 31510 = 75810
El sistema de numeración binario o de base 2 es un sistema posicional que utiliza sólo dossímbolos para representar un número. Los agrupamientos se realizan de 2 en 2: dosunidades de un orden forman launidad de orden superior siguiente. Este sistema denumeración es sumamente.
Importante ya que es el utilizado por las computadoras para realizar todas sus
operaciones.El sistema binario es un sistema de numeración en el que los números se representanutilizando las cifras cero y uno, esto es informática tiene mucha importancia ya que lascomputadoras trabajan internamente con 2 niveles de voltaje lo que hace que su sistemade numeración natural sea binario, por ejemplo 1 para encendido y 0para apagado.
En binario, tan sólo existen dos dígitos, el cero y el uno.
La técnica de la resta en binario es, nuevamente, igual que la misma operación en elsistema decimal. Pero conviene repasar la operación de restar en decimal paracomprender la operación binaria, que es más sencilla.
Los términos que intervienen en la resta se llaman minuendo, sustraendo y diferencial.
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- 0 1
0 0 1
1 1+1 0
Fig.5.2 Resta en binario.
Las restas 0 - 0, 1 – 0 y 1 – 1 son evidentes0 - 0 = 01 - 0 = 11 – 1 = 0La resta 0 – 1 se resuelve, igual que en el sistema decimal, tomando una unidad prestadade la posición siguiente: 10 – 1, es decir, 2 - 1 = 1. Esa unidad prestada debe devolverse,sumándola, a la posición siguiente. Por ejemplo.10001-01010=00101110 217 -171 =46
Multiplicación Binaria.
La multiplicación en binario es más fácil que en cualquier otro sistema de numeración.Como los factores de la multiplicación solo pueden ser CEROS o UNOS, el producto sólopuede ser CER0 o UNO.
X 0 10 0 01 0 1
Fig. 5.3. Multiplicación Binaria.
En un ordenador, sin embargo, la operación de multiplicar realiza mediante sumasrepetidas. Eso crea algunos problemas en la programación porque cada suma de dosUNOS, origina un arrastre, que se resuelven contando el número de UNOS y de arrastresen cada columna. Si el número de UNOS es par, la suma es un CERO y si es impar, unUNO. Luego, para determinar los arrastres a la posición superior, se cuentan las parejasde UNOS.
División binaria.Igual que en el producto, la división es muy fácil de realizar, porque no son posibles en elcociente otras cifras que UNOS y CEROS.
Consideremos el siguiente ejemplo, 42 : 6 = 7, en binario:
Se intenta dividir el dividendo por el divisor, empezando por tomar en ambos el mismonúmero de cifras (100entre 110, en el ejemplo). Si no puede dividirse, se intenta ladivisión tomando un dígito más (1001 entre 100).
Si la división es posible, entonces, el divisor sólo podrá estar contenido una vez en eldividendo, es decir, la primera cifra del cociente es un UNO. En ese caso, el resultado de
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multiplicar el divisor por 1 es el propio divisor. Restamos las cifras del dividendo deldivisor y bajamos las cifras siguientes.
El procedimiento de división continúa del mismo modo que en el sistema decimal.
Operaciones lógicas de comparación.
Aprender a realizar operaciones lógicas aplicando los teoremas básicos.
Como cualquier algebra. En este caso las variables son lógicas. Por lo tanto, una variable,puede tomar el valor 1 (VERDADERO) o (FALSO). Las operaciones lógicas básicas son,AND, OR y NOT que representan simbólicamente con los signos punto, más y rayadosuperior.
UNIDAD Vl. INTERFACES DE E/S.
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Definición de interfaz.
Un interfaz define el límite de comunicación entre 2 elementos,tales como software, Hardware o un usuario. Esto se entiendecomo una abstracción que un elemento provee de si mismo al
exterior.
Esto separa los métodos de comunicación externa de los deoperación interna, y le permite ser internamente modificada sinafectar la manera en que los elementos externos interactúan conel, también provee abstracciones múltiples de si mismo, puedeproveer medios de traducción entre elementos que no hablan elmismo lenguaje, tales como uno humano y una computadora.
Fig. 6.1 Interfaz de usuario.
El interfaz facilita al usuario sacar más partido de las aplicaciones de Microsoft Office yobtener mejores resultados más rápidamente.
Microsoft Office Word 2007, Office Excel 2007, Office PowerPoint 2007, Office Outlook2007 y Office Access 2007 dispondrán de un área de trabajo ágil y despejada queminimiza la distracción y permite a los usuarios conseguir los resultados deseados másrápida y fácilmente. 3
Existen varios tipos de Interfaz:
La interfaz entre un humano y una computadora se llama interfaz de usuario.Las interfaz entre hardware son interfaces físicas.La interfaz de software existe entre componentes de software separados y provee un
mecanismo programable por el cual estos componentes se pueden comunicar.
Puertos y direccionamiento.
Los puertos E/S son direcciones de memoria utilizadas por el procesador paracomunicación directa con un dispositivo que ha enviado una señal de interrupción alprocesador.
El intercambio de órdenes o datos entre el procesador y el dispositivo se hace a través deuna dirección de puertos de E/S del dispositivo, que es un número hexadecimal. Dosdispositivos no pueden compartir el mismo puerto de E/S. Muchos dispositivos usanmúltiples direcciones de puerto de E/S. Los puertos también hacen referencia.
Puerto de datos: Interfaz por la cual pueden enviarse o recibirse datos. Esa interfaz puedeser física o de software (puerto de navegación http,puerto d IRC, etc.).
3 www.microsoft.com.mx
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Los puertos físicos pueden ser serial, puerto paralelo, puerto USB, puerto AGP, puertoPS/2, puerto ISA, puerto PCI, puerto de memoria, slot, etc.
Puertos de red: Interfaz para comunicar programa a través de una red.
Interrupciones.
Es una señal asincrónica desde el hardware que indica la necesidad de atención, o unevento sincrónico en software que indica la necesidad de un cambio en ejecución.
Una interrupción de hardware provoca que el procesador salve su estado de ejecución através de una conmutación de contexto y comience la ejecución de un manejador deinterrupción.
La interrupción de software es generalmente implementada como una instrucción en unconjunto de instrucciones, que causa una conmutación de contexto a un manejador de
interrupción similar a un interrupción de hardware. Las interrupciones son una técnicacomúnmente usada en la multitarea, especialmente en la computación en tiempo real. Elacto de interrupción es usualmente llamado IRQ .
Interrupción (también conocida como interrupción hardware o petición de interrupción)es una señal recibida por el procesador de un ordenador, indicando que debe“interrumpir” el curso de ejecución actual y pasar a ejecutar código específico para tratarLa situación.
Cada dispositivo que desea comunicarse con el procesador por interrupciones debe tenerasignada una línea única capaz de avisar a éste de que la requiere para una operación.Esta línea es llamada IRQ (“Interrupt Request”, petición de interrupción).
Las IRQ son líneas que llegan al controlador de interrupciones, un componente hardwarededicado a la gestión de las interrupciones, puede estar integrado en el procesadorprincipal o ser un circuito separado conectado al procesador principal. El controlador deinterrupciones debe ser capaz de habilitar o inhibir líneas de interrupción (operaciónllamada enmascarar por la utilización de una máscara), y establecer prioridades entre lasdistintas interrupciones habilitadas. Cuando varias líneas de petición de interrupción seactivan a la vez, el controlador de interrupciones utilizará estas prioridades para escogerla interrupción sobre la que informará al procesador principal. Aunque existeninterrupciones que no se pueden enmascarar o deshabilitar, son conocidas comointerrupciones no enmascarables o NMI.
Un procesador principal (sin controlador de interrupciones integrado) suele tener unaúnica línea de interrupción llamada habitualmente INT. Esta línea es activada por elcontrolador de interrupciones cuando tiene una interrupción que servir. En el momentoque se activa esta línea, el procesador consulta los registros del controlador deinterrupciones para averiguar qué IRQ es la que ha de atender. A partir del número de IRQbusca en el vector de interrupciones qué rutina debe llamar para atender una petición deldispositivo asociado a dicha IRQ.
Las rutinas de interrupción generalmente toman un pequeño tiempo de ejecución y lamayoría no pueden ser interrumpidas muchas veces, la pila se puede desbordar.
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UNIDAD VII. EQUIPO PERIFÉRICO
Definición y partes de un equipo periférico.
Este tema es de suma importancia ya que se trata de losdispositivos periféricos, de su clasificación, de los elementosde un sistema de comunicación de datos, de teleproceso, esto
ayudara a implementar nuestra capacidad de aprendizaje.Fig. 7.1 Equipos periféricos.
La computadora es una máquina que no tendría sentido si no se pudiese comunicar con elexterior, es decir, si no tuviese de periféricos. Por lo que debe disponer de:
• Unidad de entrada, a través de la cual poderle dar los programas que queramosque ejecute y los datos correspondientes.
• Unidad de salida, con la que la computadora nos da los resultados de losprogramas.
• Memoria masiva o auxiliar, que facilite su funcionamiento y utilización.• Unidades de entrada/salida.
Cada periférico suele estar formado por dos partes claramente diferenciadas en cuanto asu misión y funcionamiento: una parte mecánica y otra electrónica.
La parte mecánica está formada básicamente por dispositivos electromecánicos(conmutadores manuales, motores, electroimanes, etc.) controlados por los elementoselectrónicos.
La parte electrónica se incluye en su mayor parte en los circuitos de la interface.
Clasificación de los periféricos.
Los periféricos se dividen en cuatro categorías, ya
conocidas:• Unidades de entrada: teclado, unidad de
reconocimiento de la voz, lápiz óptico, pantallasensible al tacto, palanca manual de control, tabletagrafica, ratón, lectora de tarjetas perforadoras, lectorade cinta de papel, dispositivos de captura directa dedatos, lectora de banda magnética, detector decaracteres magnetizables, detectores ópticos.Fig. 7.2. Clasificación de los periféricos.
• Unidades de salida: monitores de visualización o pantallas, impresoras, sintetizadorde voz, visualizadores, registrador grafico, unidad perforada de tarjetas, unidadperforada de cinta papel.
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• Unidad de memoria masiva auxiliar: tambor magnético, disco magnético, cintamagnética, disco óptico.
• Unidades mixtas: terminal interactivo teclado/pantalla, terminal teletipo, pantallasensible al tacto.
Cuando queremos conectar nuestro ordenador con uno o mas periféricos nos podemosencontrar con una serie de problemas las cuales se deben a tres causas velocidad detransmisión, longitud de las palabras, y los códigos para representar los datos tambiénsuele variar.
Para resolver estos problemas se utiliza una serie de dispositivos llamados controladores.
-Controladores
un controlador de dispositivo, llamado normalmente controlador es un programa
informático que permite al sistema operativo interactuar con un periférico, haciendo unaabstracción del hardware y proporcionando una interfaz -posiblemente estandarizada-para usarlo. se puede esquematizar como un manual de instrucciones que le indica alsistema operativo, cómo debe controlar y comunicarse con un dispositivo en particular.por tanto, es una pieza esencial, sin la cual no se podría usar el hardware.
Comunicación de datos. Es el proceso de comunicar información en forma binaria entre dos o más puntos. requierecuatro elementos básicos que son:
Emisor: dispositivo que transmite los datos.
Mensaje: lo forman los datos a ser transmitidos.
Medio: consiste en el recorrido de los datos desde el origen hasta su destino.
Receptor: dispositivo de destino de los datos.
bit: es la unidad más pequeña de información y la unidad base en comunicaciones.byte: conjunto de bits continuos mínimos que hacen posible, un direccionamiento deinformación en un sistema computarizado. está formado por 8 bits.
Elemento de un sistema de comunicación de datos:
-Fuente; es el dispositivo que obtiene datos y los envía codificados al destino.-Canal de comunicación; es el medio por el cual se transfieren los datos.-Destino; es el dispositivo de un sistema de comunicación de datos codificados y losinterpreta.
Teleproceso.
Teleproceso se refiere al procesamiento de datos provenientes de terminales en unaunidad central. esta palabra aparece a finales de la década de 1960 y se deriva detelecomunicación en proceso de datos.
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Este proceso puede ejecutarse de dos maneras diferentes; -online: un servidor controlasus datos y se procesa los datos inmediatamente después de haber sido recibidas.
Off line: cuando la transmisión de datos es recibida por un dispositivo externo paraposteriormente ser procesada.
Un sistema tele informático consta de un procesador central auxiliado en las tareas degestión de las comunicaciones por otro procesador de menor capacidad denominadounidad de control de comunicaciones.
CONCLUSIÓN.
Un sistema de cómputo es un conjunto de elementos electrónicos que interactúan entresí, (Hardware ) para procesar y almacenar información de acuerdo a una serie deinstrucciones. (Software)4
Al interior de una computadora podemos encontrar elementos de hardware tales comouna fuente de alimentación, una tarjeta principal, una unidad de disco flexible, una unidadde disco duro, una unidad de CD-ROM, una tarjeta de vídeo, una tarjeta fax - módem, unatarjeta de sonido, entre otros. Externamente normalmente encontramos elementos como:un monitor, un teclado, un ratón, una impresora, etc.
Existe una gran variedad en el tamaño, el costo y el desempeño de los sistemas decómputo. La tecnología está cambiando tan rápidamente, que pocos meses después deque ha salido al mercado un nuevo modelo, nos enfrentamos con dos sucesorespotenciales; uno cuesta lo mismo y tiene mucho mejor funcionamiento, y el otro tiene elmismo desempeño y cuesta menos.
La computadora se ubica desde cuando aparece la necesidad de contar y tener el control adecuado desde nuestras pertenencias, así como la necesidad de registrar o guardarmemoria; al transcurrir el tiempo el ser humano ha desarrollado conceptos y herramientasde apoyo para actuar cada vez con mayor facilidad, precisión y con menor tiempo en elproceso y registro de la información.
4 De acuerdo con la definición se entiende que Sistema de Cómputo, es equivalente a Computador, Computadora, Ordenador o PC.
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BIBLIOGRAFÍA.
[1] http://es.wikipedia.org/wiki/Computadora
[2] www.microsoft.com.mx
[3] http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_(inform%C3%A1tica)
[4] http://es.wikipedia.org/wiki/Procesador
[5] http://es.wikipedia.org/wiki/Interfaz_de_usuario
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