Sistemas Informáticos
Definición y Componentes
Sistema: aquel conjunto ordenado de elementos que se relacionan entre sí y contribuyen a un determinado objetivo. Sistemas de Comunicación: aquél conjunto de elementos que emiten, reciben e interpretan información.
Sistema Informático: conjunto de dispositivos, con al menos una CPU, que estarán física y lógicamente conectados entre sí a través de canales (modo local) o por medio de dispositivos o medios de transporte (modo remoto). Debe disponer de dos elementos básicos:
- Hardware: Formado por aquellos elementos físicos del SI, siendo elementos hardware el elemento terminal, los canales y los soportes de la información.
- Software: Elementos del sistema que no tienen naturaleza física y que se usan para el procesamiento de la información, como las instrucciones y los datos.
Arquitectura de Von Neumann
Trabaja con programa almacenado. Se compone de 4 unidades básicas:
- La Unidad de Control (UC), que dispone de un contador de programa (CP) y un registro de instrucciones (RI).
- La Unidad Aritmético-Lógica (ALU), con diversos registros para llevar a cabo operaciones como el registro acumulador (AC) o el registro de estado (RE).
- La Unidad de Memoria, con el registro de palabra (RM) y el registro de direcciones (RD).
- Y la unidad de Entrada-Salida que comunica con los periféricos.
Unidad de Control (UC)
Tiene como función la de leer, una tras otra, las instrucciones máquina almacenadas en la memoria principal, y de generar señales de control necesarias para que toda la máquina funcione y ejecute las instrucciones leídas. Para conocer en todo momento la posición de memoria de la siguiente instrucción existe un registro apuntador llamado contador de programa (CP).
Unidad Aritmético-Lógica (ALU)
Se emplea para llevar a cabo una serie de operaciones elementales, como son: sumas, multiplicaciones, operaciones lógicas y relacionales. Los datos sobre los que se opera provienen de la memoria principal y pueden estar almacenados de forma temporal en alguno de los registros de la ALU.
Memoria Principal
Formada por un conjunto de celdas de igual tamaño o número de bits, que se identifican de forma individual a través de la dirección de memoria y sobre las que se pueden realizar operaciones de lectura o escritura.
Unidades de E/S
Llevan a cabo la transferencia de información a través de los canales asociados a dichas unidades externas, que podrían estar formadas por memorias auxiliares o secundarias y otras llamadas periféricos, que permiten la comunicación entre el sistema y el medio exterior.
Programa e Instrucciones
Programa: conjunto de instrucciones que son almacenadas secuencialmente en posiciones sucesivas de memoria y que serán ejecutadas una detrás de otra.
Instrucciones: operación elemental que el procesador puede cumplir, se almacenan en memoria principal y son tratadas por el procesador. Poseen dos campos:
- Código de operación: que representa la acción que el procesador debe ejecutar.
- Código operando: que define los parámetros de la acción, depende de la operación y puede tratarse de información o de una dirección de memoria.
El número de bits varía de acuerdo al tipo de información (entre 1 y 4 bytes). Se pueden distinguir los siguientes tipos de instrucciones: de acceso a memoria, operaciones aritméticas, operaciones lógicas, control,…
El tipo de información que debe contener una instrucción debe de ser: una operación, dirección de los operandos, dirección del resultado, dirección de la siguiente instrucción y tipos de representación de los operandos.
Las instrucciones se pueden dividir en:
- Instrucciones Microprogramadas: están implementadas mediante una memoria de control, que contiene microprogramas asociados a microinstrucciones en las que se descompone.
- Instrucciones Cableadas: están implementadas por hardware.
Al finalizar la ejecución de una instrucción, el registro contador del programa contiene la información sobre la dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar. La UC lee de ese registro la instrucción siguiente. Las instrucciones máquina disponen de un campo denominado código de operación (CO), que indica la operación que realiza la instrucción.
Modos de Direccionamiento de las Instrucciones
- Inmediato: [CO,OPERANDO]
- Directo Absoluto: [CO,A] siendo A una posición de memoria.
- Directo Relativo: [CO,R] siendo R un registro.
- Indirecto: [CO,R] siendo R una posición de memoria que apunta a otra dirección de memoria donde realmente está el operando.
Unidad Central de Proceso (CPU)
Unidad Central de Proceso (CPU): es el componente central del ordenador, encargado de procesar la información y dirigir el sistema. Compuesto por la UC, la ALU y los Registros, también son características de la CPU la frecuencia de reloj, la longitud de palabra y la tecnología aplicada.
Decodificador
Decodificador: es un elemento que transformará la información en datos comprensibles por otro elemento, llamado secuenciador, encargado de analizar e interpretar la salida del decodificador.
Generaciones de Computadoras
1ª Generación
Tecnología basada en válvulas de vacío. Se construye el ENIAC. Máquinas grandes, pesadas, lentas y de alto consumo energético. Almacenamiento en tambor magnético. Programación en lenguaje máquina.
2ª Generación
Aparición del transistor (dispositivo que transfiere señales eléctricas a través de una resistencia). Máquinas más pequeñas, más rápidas y de menor consumo energético. Memoria interna de núcleos de ferrita. Primeros periféricos. Aparecen los lenguajes de programación y el procesamiento por lotes.
3ª Generación
Aparición de los circuitos integrados (circuito electrónico completo sobre una pastilla (chip) de silicio, que constaba inicialmente de la agrupación de unos cuantos transistores). Máquinas más pequeñas, aumento de fiabilidad. Aparece el miniordenador, los discos flexibles, lenguajes de alto nivel.
4ª Generación
Popularización del microprocesador (unidad de control y ALU) y de la computadora personal. Tecnología de alta escala de integración (LSI).
5ª Generación
Tecnología de muy alta integración (VLSI). Entorno de ventanas, procesadores en paralelo, tecnología multimedia.
6ª Generación
Tecnología ULSI y GLSI. Conectividad de computadores mediante el empleo de redes (WAN).