Informática Básica

1. Informática Básica 1er Curso - 1er Cuatrimestre Módulo I: Introducción a la Informática. Arquitectura de un Ordenador (II).

2. Unidad Central De Proceso Memoria Central Unidades de Entrada/Salida Controladores Bus del Sistema Módulo I Unidades Funcionales de la Computadora

3. Módulo I • La Unidad Central de Proceso • La Unidad Central de Proceso (UCP) o procesador es el verdadero “cerebro” de una computadora. • Su misión consiste en controlar coordinar o realizar todas las operaciones del sistema. • Extrae, una a una, las instrucciones del programa que se tiene alojado en memoria central, las analiza y emite las órdenes necesarias para su realización.

4. Módulo I • La Unidad Central de Proceso • Físicamente está formada por circuitos electrónicos que en un microcomputador se encuentran integrados en un solo chip denominado “microprocesador” (Pentium II, III y IV, Familia Motorola 68000, ...). • La UCP a su vez está compuesta por: • - La Unidad de Control (UC). • - La Unidad Aritmético-Lógica (UAL). • - Un pequeño conjunto de Registros.

5. Módulo I • La Unidad de Control • Es el “centro nervioso” del ordenador, desde ella se controlan y gobiernan todas las operaciones. • Consta de los siguientes elementos: • - Contador de Programa (CP). • - Registro de Instrucción (RI). • - Decodificador (D) • - Reloj (R). • - Secuenciador (S).

6. Secuenciador Módulo I La Unidad de Control Reloj Contador de Programa Decodificador Microordenes Registro de Instrucción Microordenes Bus

7. Módulo I • La Unidad de Control • Contador de Programa: Contiene la dirección en memoria central de la siguiente instrucción a ejecutar. • Registro de Instrucción: Contiene la instrucción que se está ejecutando en cada momento (código de operación y operandos). • Decodificador: Se encarga de extraer el código de operación de la instrucción almacenada en el RI, e indica al secuenciador que la ejecute.

8. Módulo I • La Unidad de Control • Reloj: Proporciona un “tren” de “ticks” (impulsos) a una frecuencia constante que marcan los “pasos” o “ciclos” en los que se divide la ejecución de una instrucción dada (Ej: Pentium IV 2,2 GHz). • Secuenciador: Este dispositivo se van generando sincronizadamente con los impulsos de reloj, las microordenes concretas para las distintas partes del ordenador, que van ejecutando poco a poco la instrucción en curso (la que está cargada en el RI).

9. Módulo I • La Unidad Aritmético Lógica • Esta unidad es la encargada de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético (sumas, restas, productos y divisiones) y lógico (comparaciones numéricas – igual, menor, mayor, menos o igual, ... ). • La UAL se compone de los siguientes elementos: • - Circuito Operacional (COP). • - Registros de Entrada (RENs). • - Registro Acumulador (A). • - Registro de Estado (E).

10. Bus Módulo I La Unidad Aritmético Lógica Reg. Acumulador Reg. Estado Circuito Operacional Microordenes Reg. Entrada 1 Reg. Entrada 2

11. Módulo I • La Unidad Aritmético Lógica • Circuito Operacional: Contiene la circuitería necesaria para la realización de operaciones aritméticas y lógicas. • Registros de Entrada: Almacenan los datos u operandos con las que el COP va a realizar algún tipo de operación. • Registro Acumulador: Almacena el resultado de la operación más reciente realizada por el COP. • Registro de Estado: Almacena condiciones que puedan haberse dado durante la última operación realizada por el COP (resultado de comparaciones, desbordamientos, ... ).

12. Módulo I • La Memoria Central • La Memoria Central, Principal o Interna es la unidad donde están almacenadas las instrucciones y los datos necesarios para la realización de un determinado proceso (programa). • Esta constituida por multitud de Celdas o Posiciones de Memoria numeradas de forma consecutiva. A su vez cada celda tiene un tamaño específico en bits (8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits, ...). • Normalmente es memoria volátil, esto es que se pierde (se borra) cuando el ordenador se apaga.

13. Módulo I • La Memoria Central • A la Memoria Central se la suele denominar RAM (Random Access Memory – Memoria de Acceso Aleatorio). Valores típicos para la capacidad de la memoria central en ordenadores actuales son 64 Mbytes, 128 Mbytes, ... • La Memoria Central normalmente se compone de los siguientes elementos: • - Registro de Dirección de Memoria (RDM). • - Registro de Intercambio de Memoria (RIM). • - Selector de Memoria (SM). • - Banco de Memoria (BM).

14. Bus Módulo I La Memoria Central Banco de Memoria (n bits) 0 1 2 . . . . . 2nd-1 Selector RDM (nd bits) RIM (n bits) Microordenes

15. Módulo I • La Memoria Central • Registro de Dirección de Memoria: Este registro contiene la siguiente dirección de memoria que se va a leer o escribir. • Registro de Intercambio de Memoria: Contiene/Contendrá el dato que está/estará almacenado en la posición de memoria indicada por el RDM, en función de que se vaya a leer o a escribir en dicha posición de memoria.

16. Módulo I • La Memoria Central • Selector: Activa al celda de memoria referida por el RDM para que la siguiente operación de lectura o de escritura se realice con ella. • Banco de Memoria: es la memoria propiamente dicha, es el conjunto de celdas de memoria que la constituyen. Cada celda puede almacenar n bits de información. Si hay 2nd posiciones de memoria distintas, entonces el RDM debe tener una anchura de nd bits.

17. Módulo I • El Bus del Sistema • Se denomina bus del sistema al conjunto de circuitos encargados de la conexión y comunicación entre la UCP, y más concretamente, la UC, y el resto de las unidades de la computadora. • Normalmente esta constituido por varias líneas eléctricas, una por cada bit transportado en paralelo. • Normalmente está dividido en tres: • - Bus de Direcciones (nd bits). • - Bus de Datos (n bits). • - Bus de Control.

18. Unidad Central De Proceso Memoria Central Unidades de Entrada/Salida Controladores Módulo I El Bus del Sistema B. Control B. Datos B. Direcciones

19. Módulo I • El Bus del Sistema • Bus de Direcciones: Contiene la dirección de memoria del destino al que van dirigidos los datos que se transmiten por el Bus de Datos. • Bus de Datos: Se utiliza para transferir datos entre las distintas unidades del sistema. • Bus de Control: A través de el se transmiten las microordenes desde la UC de la UCP al resto de las unidades del sistema.

20. Módulo I • Las Instrucciones • Las instrucciones que es capaz de realizar la UCP se denominan “instrucciones máquina”, y el lenguaje constituido por todas estas instrucciones se denomina “lenguaje máquina”. • Normalmente las instrucciones del lenguaje máquina se clasifican en grupos típicos: • - Instrucciones de cálculo (aritmético o lógico). • - Instrucciones de transferencia de datos. • - Instrucciones de ruptura de secuencia o salto: • ▪ Saltos Condicionales e Incondicionales. • - Instrucciones de Entrada/Salida.

21. Módulo I • Las Instrucciones • Una segunda clasificación de las instrucciones hace referencia a su formato: • - Instrucciones de tres operandos. • - Instrucciones de dos operandos. • - Instrucciones de un solo operando. • - Instrucciones sin operandos.

22. Módulo I Las Instrucciones Instrucción de 3 operandos Código de Operación Operando 1 Operando 2 Operando 3 Instrucción de 2 operandos Código de Operación Operando 1 Operando 2 Código de Operación Operando 1 Instrucción de 1 operando Código de Operación Instrucción sin operandos

23. Módulo I • Las Instrucciones • Los operandos en las distintas instrucciones mediante lo que se denomina Modos de Direccionamiento. • - Direccionamiento Inmediato. • - Direccionamiento Directo. • ▪ Direccionamiento de Registros. • - Direccionamiento Indirecto. • - Direccionamiento Relativo. • ▪ Direccionamiento Indexado. • ▪ Direccionamiento por Registro de Base.

24. Módulo I • Ciclo de Ejecución de una Instrucción • Para que un programa pueda ser ejecutado por una computadora, éste debe estar almacenado previamente en la memoria central. • A continuación empezando por la 1ª instrucción del mismo la UC tomará una a una las instrucciones que forman el programa y ejecutándolas consecutivamente. • Se denomina Ciclo de Instrucción al conjunto de acciones que se llevan a cabo para llevarla a cabo.

25. Módulo I • Ciclo de Ejecución de una Instrucción • El ciclo de instrucción típicamente se compone de dos fases: • - Fase de Búsqueda de la Instrucción. • - Fase de Ejecución de la Instrucción. • Ejemplo: Sumar 033 992 993, instrucción de tres operandos, los operandos utilizan direccionamiento directo.

26. Módulo I • Soportes de Información y Dispositivos de Entrada/Salida • Un Soporte de Información es un medio físico que permite almacenar datos de forma que una computadora pueda manejarlos o proporcionarlos a las personas de manera inteligible. • Una Unidad o Dispositivo de Entrada/Salida es un dispositivo físico capaz de comunicar información entre el usuarios y una computadora, o capaz de manejar un soporte de información (también se denominan Periféricos).

27. Módulo I • Soportes de Información y Dispositivos de Entrada/Salida • Los periféricos normalmente se utilizan para: • - Servir de medio de comunicación eficaz entre el usuario y el ordenador (interfaz hombre-máquina). • - Servir de medio de almacenamiento secundario (a largo plazo) de información.

28. Módulo I • Soportes de Información y Dispositivos de Entrada/Salida • Los periféricos normalmente pueden ser de: • - Entrada (teclado, ratón, mando –joystick-, ...). • - Salida (pantalla, impresora, altavoz, ...). • - Entrada/Salida (disquetes, discos duros, modem, tarjeta de red,...).

29. Módulo I • Soportes de Información y Dispositivos de Entrada/Salida • Una posible clasificación según su naturaleza física es: • - Soportes perforados (tarjetas y cintas perforadas). • - Soporte Magnético (tarjetas, tambores, discos y cintas magnéticas). • - Soporte Ópticos (discos ópticos, OCRs, códigos de barras, ...). • - Otros soportes (impresoras, pantallas, teclados, ...).

30. Módulo I • Soportes Perforados • Fueron los primeros soportes en utilizarse: • - Tarjetas Perforadas (es una cartulina de dimensiones estandarizadas donde la información es codificada mediante perforaciones en determinadas posiciones): • Tarjeta Hollerith de 80 columnas. •  Minificha de 96 columnas. • - Cintas Perforadas.

31. Módulo I • Soportes Magnéticos • Los medios magnéticos se basan en las propiedades magnéticas de algunos materiales para el almacenamiento y registro de la información. Son principalmente utilizados como memoria secundaria para los sistemas informáticos (memoria a largo plazo). • Normalmente son elementos físicos compuestos por una base de plástico o metal (aluminio) recubierta de una fina capa de material magnético donde se registra la información en puntos magnetizables.

32. Módulo I • Soportes Magnéticos • Tambores Magnéticos. • Cintas Magnéticas. • - Cinta Magnética en Cassette. • - Cinta Magnética Encapsulada. • - Cinta Magnética Universal. • Discos Magnéticos. • - Disquete. • - Discos Duros. • Caracteres MIC.

33. Módulo I • Soportes Ópticos • Los medios ópticos son aquellos que se basan en propiedades ópticas de algunos materiales, principalmente relacionadas con la reflexión de la luz, para el almacenamiento y registro de la información. • Discos Ópticos. • - CD-ROM (sólo lectura). • - Discos Magneto-Ópticos (lectura y escritura). • Caracteres Ópticos (formularios normalizados, ...). • Códigos de Barras.

34. Módulo I • Otros Soportes • Impresoras. • - De Impacto •  De Margarita, de Cilindro, de Matriz, de Puntos, de Tambor, de Ruedas, de Cadena, y de Banda. • - Sin Impacto •  Térmica. •  Electrostática. •  Laser. •  De Chorro o Inyección de Tinta.

35. Módulo I • Otros Soportes • Impresoras. • - Según la forma de escritura: •  De Caracteres. •  De Líneas. •  De Páginas.

36. Módulo I • Otros Soportes • Pantallas. • Teclados. • Trazadores y Plotters. • Mesas Digitalizadas. • Lápiz Óptico. • Ratón.

37. Módulo I • Otros Soportes • Pantallas Táctiles. • Scanners. • Tarjetas de Sonido y Micrófonos. • Sensores (temperatura, velocidad, posición, luz, sonido, ...).