3. Estructura y funcionamiento ordenador Flashcards
- ¿Cómo funciona un ordenador de acuerdo con Nuemann?
Una vez visto los diferentes componentes que forman un ordenador ¿Cómo realmente un ordenador puede procesar y almacenar tanta información de una manera organizada y rápida?
Para esto nos basaremos en la arquitectura de Von Neumann, propuesta en 1945. Esta define el funcionamiento y la estructura básica de los ordenadores mediante la idea de que los datos y las instrucciones se almacenan en la misma memoria y son tratados de manera uniforme, marcando un cambio importante en la historia de los ordenadores.
Vamos a analizar esta arquitectura como un proceso sistemático, ya que sigue un ciclo de instrucción mediante una secuencia lógica y organizada en conjunto con un ejemplo práctico.
3.1. Entrada de datos e instrucciones
Esta se realiza mediante los periféricos de entrada desde el exterior, transformando estas informaciones en señales eléctricas codificadas (0 y 1) para que el ordenador la pueda entender. Una vez generada se transmiten a la memoria principal para su almacenamiento temporal.
Ejemplo: si estamos en la calculadora del ordenador, escribimos “2+1”, el teclado envía la señal codificada, almacenándose en la memoria principal (RAM) hasta que sea necesario su procesamiento.
3.2. Almacenamiento en la memoria
La memoria principal (RAM) almacena tanto las instrucciones del programa como los datos en forma binaria, permitiendo el uso compartido de bloques de memoria para ambos. Además, se organiza en pequeñas unidades de datos como 16 o 64 bits.
Donde, la Unidad de Control (UC) gestiona el acceso a la memoria mediante un esquema de direcciones (bus), almacenando temporalmente los datos necesarios para ejecutar tareas de manera eficiente.
Ejemplo: estando en la memoria RAM, la unidad de control accede a la dirección de la memoria donde se encuentra las instrucciones.
3.3. Ejecución de instrucciones y procesamiento de datos
Esta etapa es gestionada por la unidad de control, siguiendo el siguiente proceso:
Búsqueda (fetch) - Decodificación (decode) - Ejecución (execute)
Este proceso es cíclico entre la RAM, ALU y los periféricos de E/S.
3.3. ¿Cómo funciona la búsqueda en la ejecución y procesamiento de datos?
La unidad de control accede a la memoria principal para recuperar la instrucción que se va a ejecutar. Ejemplo: recupera que se va a “sumar”, y envía esta instrucción al “registro de instrucciones” para ser decodificada.
3.3. ¿Cómo funciona la decodificación en la ejecución y procesamiento de datos?
Interpreta la instrucción codificada (0 y 1) para determinar la operación aritmética (suma, resta, etc.) o lógica (AND, OR, etc.) a realizar. Ejemplo: decodifica la instrucción de la suma de “2 y 1”, reconociendo que debe realizar una operación de suma, y envía estas instrucciones a la unidad aritmético-lógica (ALU).
3.3. ¿Cómo funciona la ejecución en la ejecución y procesamiento de datos?
La ALU recibe los operandos y ejecuta la operación indicada, almacenando los resultados en los registros internos o en la memoria RAM. Ejemplo: realiza los cálculos, indicando el resultado de “3”.
3.4. Almacenamiento temporal y permanente
Una vez que se ha procesado la información, esta se puede almacenar de forma permanente o temporal. La memoria RAM almacena el resultado “3” de manera temporal. Sin embargo, para un almacenamiento a largo plazo, es decir, para recuperar la información después de apagar el sistema, este resultado se debe guardan en dispositivos de memoria masiva (HDD, SSD o USB). El acceso a esta realiza mediante buses de datos.
Ejemplo: el resultado “3” se almacena temporalmente en la memoria RAM.
3.5. Salida de información
Como última parte se presenta la información al usuario mediante unidades de salida (pantalla, altavoces o impresoras). Esta gestión lo realiza la unidad de control (UC), es decir, ALU/ RAM → UC → Unidad de salida.
Ejemplo: el resultado “3” se muestra en la pantalla mediante la UC, para que pueda ser visualizado por el usuario.
Tras la ejecución de una de estas acciones, el ciclo vuelve a iniciarse con la captación de una nueva instrucción.
