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ESTRUCTURA DE UNA COMPUTADORA
Para desarrollar este capítulo, dedicado al estudio de
una estructura de una computadora, es necesario realizar
un proceso de abstracción con el fin de evitar ciertos
detalles (de tipo electrónico) que no son objeto de estudio
en este texto ni se adaptan al perfil de los lectores y
alumnos a quienes va dirigido. De esta manera, podemos
desarrollar la estructura sin necesidad de apoyarnos en
conocimientos previos.
En primer lugar, se retoma el esquema de la estructura
funcional de una computadora, que fue establecido en el
primer capítulo, y sobre el cual iremos describiendo las
funciones y características de cada una de las unidades.
Seguidamente, se justifican las necesidades de
almacenamiento de datos y programas de una computadora,
para lo cual se analizan las diferentes características de
las memorias y se establece un esquema jerárquico de las
mismas. Todo esto presenta una panorámica general que
incluye una breve descripción de cada una de ellas (tiempos
de acceso, capacidades, etc.), para que se conozca la
importancia de las memorias y su utilidad.1
A continuación, se describen las funciones de la
unidad de control el órgano que permite la ejecución de un
programa. Asimismo, se presentan, sin entrar en demasiados
detalles, las funciones de la unidad aritmética -lógica.
1 Se ha considerado más adecuado analizar con más detalle la memoria masiva o auxiliar en el tema siguiente, dedicado a los periféricos de un ordenador.
Finalmente, se muestra una visi6n dinámica de la
computadora, presentando de forma integrada cómo se van
desarrollando internamente las instrucciones. Para ello, se
parte de un esquema funcional simple (unidad central: la
entrada, un teclado, y la salida, una impresora) y de
supuesto repertorio (muy limitado) de instrucciones. Se
construye un programa sencillo que permita comprender como
la unidad de control copia y ejecuta secuencialmente las
instrucciones de que se compone el programa, así como las
funciones que van realizando las unidades funcionales
conforme se va ejecutando dicho programa.
3.1 CONEXIÓN ENTRE LAS UNIDADES DE UNA COMPUTADORALas unidades que forman la computadora central
(memoria, unidad de control y unidad aritmético – lógico)
se encuentra alojadas en lo que se denomina placa base. A
través de ella, se ponen en contacto las distintas partes
de un ordenador. Dependiendo de su diseño, nos encontramos
con distintas arquitecturas (ISA MicroChanel, EISA, Local
bus).
La conexión entre los eleven de una computadora se
realiza a través de bases (conjunto de hilos que
proporcionan un camino para el flujo de datos entre los
distintos elementos y que transmiten simultáneamente
información en paralelo). Los buses que interconectan las
distintas unidades funcionales de un ordenador pueden ser
de tres tipos:
Bus de datos: Transporta los datos de que transfieren
entre unidades. Suele ser bidireccional, es decir, los
mismos hilos se utilizan para transmitir información
hacia adentro o hacia fuera de una unidad, pero
siempre en instantes diferentes. Conviene matizar la
diferencia entre el bus de datos interno y el bus de
datos externo.
Bus de datos interno: Se utiliza para
transferir datos elementos de la computadora
central (CPU + memoria principal).
Bus de datos externo: Se puede considerar
como una prolongación del bus de datos
interno. Pone en comunicación el procesador
con el resto de las unidades (periféricos).
Bus de direcciones: Transporta la dirección de la
posición de memoria o del periférico que interviene en
el tráfico de información (de dónde procede el dato o
a dónde se dirige). Permite la comunicación entre el
procesador y las celdas de la memoria RAM. Cuando el
procesador quiere leer el contenido de una celda de
memoria, envía por el bus de direcciones la dirección
de la celda que quiere leer, recibiendo a través del
bus de datos el contenido de la misma. El tamaño de
este bus define la cantidad de memoria RAM que la CPU
puede gestionar (con 10 bits se pueden direccional 210
Bytes = 1.024 Bytes = 1KBytes: con 16 bist =216 Bytes=
65.536 Bytes = 65 KBytes: con 32 bits = 4.294.967.296=
4GBytes).
Bus de control: Contiene hilos que transporta las
señales de control y las señales de estado, indicando
la dirección de la transferencia de datos, controlando
la temporización de eventos durante la transferencia
transmitiendo las señales de interrupción, etc.
3.2 MEMORIA3.2.1 Tipos de Memoria
La memoria es la unidad donde se almacena tanto los
datos como las instrucciones. Existen dos tipos básicos
de memoria, diferenciados principalmente por su
velocidad:
Memoria principal, central o interna: Es la que
actúa a mayor velocidad, estando ligada
directamente a las unidades más rápidas de la
computadora. Para que un programa un programa pueda
ser ejecutado, debe estar almacenado en la memoria
principal. Está formada por multitud de celdas o
posiciones (palabras de memoria) de un determinado
número de bits y numeradas de forma consecutiva la
numeración de las celdas se le denomina dirección
de memoria y mediante esta dirección se puede
acceder de forma directa a cualquiera de ellas,
independientemente de su posición; por ello, Sé
dice que la memoria principal es una memoria de
acceso directo o memoria accesible por dirección.
Memoria masiva auxiliar, secundaria o externa:
Trata de solventar las deficiencias dé la memoria
principal en cuanto a volatilidad y pequeña
capacidad de esta última. Aunque la memoria interna
es muy rápida. No tiene gran capacidad para
almacenar información. Para guardar información de
forma masiva. Se utiliza la memorias auxiliar
(discos magnéticos, cintas magnéticas, discos
ópticos, etc). Además, la información almacenada en
memoria secundaria permanece indefinidamente hasta
que el usuario expresamente la borre. Otra ventaja
de este tipo de memoria es el precio. En la memoria
externa el coste por bit es notablemente inferior
que en la memoria interna.
En este capítulo nos centraremos en el estudio de
la memoria principal dejando para el capítulo
siguiente el tratamiento de la memoria masiva.
La memoria ROM está formada por dos tipos de
memoria:
La memoria ROM (Read Only Memory – Moria de solo
lectura): En la que sólo se permite leer y es
permanente, es decir, al desconectar el ordenador,
la información no se pierde. Algunos chips de ROM
tiene su contenido grabado permanentemente desde
el momento en que se fabricaron. Otros están
inicialmente en blanco y pueden grabarse con el
equipo apropiado. Estás son las memorias
programables de sólo lectura o PROM (Programmble,
Read Only Memory). Algunas PRON pueden borrarse
para programase de nuevo empleando el equipo
apropiado para este propósito. Éstas son las
memorias programables de sólo lectura que pueden
borrarse o EPROM ( Erasable Programmable Read Obly
Memory). En cualquiera de estos casos los chips de
ROM. Una vez instalados en un ordenador, sólo
pueden leerse. Las instrucciones y los datos de la
ROM permanecen allí una vez que se apaga el
ordenador. Cualquier intento de escribir en la R0M
no causa ningún efecto, excepto provocar un error
que será detectado por el sistema operativo.
La memoria RAM (Random Access Memory – Memoria de
acceso aleatorio): En la que se puede leer y
escribir. Esta memoria es volátil al desconectar el
ordenador la información almacenada en la RAM
desaparece. de forma que al volver a conectar la
maquina, la zona de memoria RAM se encuentra vacía.
Se emplean dos tipos de chips para la RAM: chips de
RAM estática (SRAM), que retiene datos mientras se
suministre corriente. y chips de RAM dinámica
(DRAM). en la que los datos desaparecen lentamente
y es necesario refrescados periódicamente. En este
último caso, los refrescos de memoria se consiguen
leyendo los datos y volviendo a escribirlos en la
misma posición. Todas las posiciones de memoria se
van refrescando de fom1a cíclica mientras el
ordenador permanezca encendido. Las SRAM son más
rápidas, pero de menor capacidad que las DRAM.
Un factor importante para medir la potencia de la
memoria es la velocidad de respuesta. Se tienen tres
parámetros relacionados con la velocidad:
Tiempo de acceso. (; Es el tiempo máximo que se tarda
en leer o escribir el contenido de una posición de
memoria.
Tiempo de ciclo: Es el tiempo mínimo entre dos
lecturas consecutivas.
Ancho de Banda, AB: Es el número de palabras que se
transfieren entre memoria y CPU por unidad de tiempo:
AB= 1/tc
3.2.2 Esquema general de una unidad de memoria La principal función de la unidad de memoria consiste en
gestionar los procesos que se encargan de almacenar y
recuperar la información. El esquema general de una unidad
de memoria es el siguiente
Registro de dirección de memoria: Antes de realizar
una operación de lectura/escritura (LJE). se ha de
colocar en este registro la dirección de la celda que
va a intervenir en la operación. Dependiendo del
número de bits que contenga el registro de dirección.
se tendrá una determinada capacidad de memoria (si el
registro de dirección es de 8 bits. se podrán
codificar hasta 28=256 direcciones de memoria
distintas).
Decodif1cador de dirección o selector de memoria: Se
activa cada vez que se produce una orden de L/E.
conectando la celda de memoria, cuya dirección se
encuentra en el registro de dirección, con el registro
de datos y posibilitando la transferencia de los
datasen un sentido u otro.
Registro de datos: en él se almacena el dato que se
ha leído de memoria o el dato que se va a escribir en
memoria.
También existen líneas de control mediante las cuales se
transmiten órdenes procedentes de la unidad de control
(señal de escritura / lectura, de funcionamiento de
estado).
3.2.3 Secuencia de pasos para leer / escribir un datoPara la lectura de un dato almacenado en memoria, se
sigue estos pasos:
Se pasa la dirección al registro de dirección.
Mediante el decodificador se accede a la dirección.
Se pasa el dato que está en esa dirección al registro
de datos.
Para la escritura de un dato en memoria, se siguen estos
pasos.
Se transfiere la dirección en la que se va escribir el
registro de dirección.
Se transfiere el dato mal registro de datos.
Se decodifica la dirección.
Se pasa el contenido del registro de datos a la
dirección que contiene el registro de dirección.
3.2.4. Jerarquía de memoria Para que un programa pueda ser ejecutado, debe encontrase
en memoria principal. Puede ocurrir que el tamaño de
programa sea mayor que el de la propia memoria principal en
estos casos se utiliza la técnica llamada memoria virtual,
que consiste en guardar el programa y sus datos en memoria
masiva y mantener en memoria principal únicamente la parte
de ellos que está implicada en ese momento en la ejecución.
Otro problema que se plantea es que la CPU capta
instrucciones y datos de la memoria principal en ella los
resultados de las operaciones. Sin embargo, la velocidad a
la que opera la CPU es del orden de 10 veces superior a la
de la memoria principal realice su función. En realidad,
esto no suele ser así, sino que se introduce caché es una
pequeña memoria rápida que se coloca entre la memoria
llamada caché. La memoria caché es una pequeña memoria
rápida que se coloca entre la memoria principal. El
problema de las memorias caché es que son más caras y tiene
menos capacidad.
Las prestaciones de una memoria, sea del tipo que sea, se
miden mediante cuatro parámetros:
Capacidad de almacenamiento.
Tiempo de acceso.
Ancho de banda
Coste,
En general, en una memoria se cumple que a mayor velocidad,
se tiene un mayor ancho de banda, mayor coste y menor
capacidad. Así, los registros de la CPU son los más rápidos
y los que tiene mayor ancho de banda, sin embargo son los
más caros y los que tiene menor capacidad. A medida que
descendemos en la pirámide de la figura 3.2 va aumentando
el tiempo de acceso (la velocidad es menor) y la capacidad
y disminuye el ancho de banda y el precio.
3.3 UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTOLa unidad central de procesamiento también denominada
procesador central o CPU (entral Proccessing Unit), es el
verdadero cerebro de la computadora. Su misión consiste en
controlar y coordinar o realizar todas las operaciones del
sistema. Para ello, extrae, una a una, las instrucciones
del programa ubicado en memoria principal las analiza y
emite las órdenes para su completa realización. Físicamente
está formada por circuitos de electrónica que se encuentran
integrados en un chip denominado procesador.
Funcionalmente, la unidad de procesamiento central está
constituida por dos elementos: la unidad aritmético- lógica
y la unidad de control.
3.3.1 Unidad aritmético-lógica (unidad de procesamiento)
La ALU (Arithmetic Logic Unit) es la unidad encargada
de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético
y lógico. Para comunicarse con otras unidades utiliza el
bus de datos. La operación a realizar por la ALU (suma,
resta, desplazamientos, comparaciones, etc.) se decide
mediante señales de control enviadas desde la unidad de
control.
Los elementos que componen la ALU son los siguientes
Circuito operacional (COP): Formado por los circuitos
necesarios para la realización de las operaciones con
los datos procedentes del registro de entrada. También
acepta como entrada órdenes para seleccionar el tipo
de operación que debe realizar.
Registro de entrada (RE): Contiene los datos u
operandos que intervienen en una instrucción antes de
que se realice la operación por parte del circuito
operacional. También se emplea como almacenamiento de
resultados intermedios o finales que las operaciones.
Registro de estado (RS): Engloba un conjunto de
biestables (indicadores) en los que se deja constancia
de condiciones que se dieron en la última operación
realizada y que habrán de ser tenidas en cuenta en
operaciones posteriores (indicadores de signo. de
cero, de desbordamiento, ete.}. Al registro de estado
también se le conoce con el nombre de palabra de
estado.
Registro acumulador (RA): Contiene los datos que se
están tratando en cada momento. Almacena los
resultados de las operaciones realizadas por el
circuito operacional. Está conectado con los registros
de entrada para realimentación en el caso de
operaciones encadenadas. También tiene una conexión
directa con el bus de datos para envío de resultados a
la memoria principal o a la UC.
3.3.2 Unidad de control La unidad de control (UC) se encarga de administrar todos
los recursos de la computadora, controlando y dirigiendo la
información a las distintas unidades en el momento adecuada
mientras el procesador ejecuta una de las instrucciones de
un programa. De forma más específica las funciones de la
UC son:
Controlar la secuencia en que se ejecutan las
instrucciones.
Controlar el acceso del procesador (CPU) a la memoria
principal.
Regular las temporizaciones de todas las operaciones
que ejecuta la CPU.
Enviar señales de control y recibir señales de estado
del resto de las unidades.
Para realizar estas funciones, la unidad de control consta
de los siguientes elementos (ver Figura 3.4):
Contador de programa (CP): Contiene en cada momento la dirección de memoria donde se encuentra la
instrucción siguiente a ejecutar. Al iniciar la
ejecución de un programa toma la dirección de su
primera instrucción. Incrementa su valor en uno de
forma automática cada vez que concluye una
instrucción, salvo que la instrucción que esté
ejecutando sea de salto o de ruptura.
Registro de instrucción (RI): Dedicado a memorizar
temporalmente la instrucción que la UC está
interpretando o ejecutando en ese momento. El programa
que se está ejecutando reside en memoria principal y
la UC va buscando y captando las instrucciones
secuenciales para interpretarlas y generar las órdenes
de ejecución. La captación de una instrucción implica
leerla en la memoria y almacenada en el registro de
instrucción. La instrucción que se está ejecutando
lleva consigo un código de operación (COP) y unos
operandos o la dirección de los mismos.
Decodificar (D): Es el que interpreta realmente la
instrucción. Se encarga de extraer el código de
operación de la instrucción en curso, lo analiza y
emite las señales necesarias al resto de los elementos
apara su ejecución a través del secuenciador.
Reloj ( R): Proporciona una sucesión de impulsos
eléctricos o ciclos a intervalos constantes que marcan
los instantes en que han de comenzar los distintos
pasos de que consta cada instrucción.
Secuenciador (S): En este dispositivo se generan
órdenes muy elementales (microórdenes), que
sincronizadas por el reloj hacen que se vaya
ejecutando poco a poco la instrucción que está
encargada en el registro de instrucción.
3.4 FUNCIONAMIENTO DE LAS COMPUTADORASPara que un programa pueda ser ejecutado por un
ordenador,s este ha de estar almacenado en memoria
principal. La unidad central de proceso tomará una a una
sus instrucciones e irá realizando las tareas necesarias
para completar la ejecución del programa. Se denomina ciclo
de instrucción al conjunto de acciones que se llevan a
cabo en la realización de una instrucción. Se componen de
dos fases:
Fase de búsqueda de captación.- Se transfiere la instrucción que corresponde ejecutar desde la memoria
principal a la unidad de control.
Fase de ejecución: consiste en la realización de todas las acciones que conlleva la propia instrucción.
Para iniciar la ejecución de un programa se ubica en el
contador de programa (CP) la dirección de memoria donde
dicho programa. La unidad de control envía una microorden
para que el contenido del CP ( la dirección de la primera
instrucción) sea transferido al registro de dirección de
memoria. El decodificador de memoria interpreta la
dirección conectando la celda de memoria indicada en el
registro de dirección de datos de memoria. Después de un
tiempo determinado (tiempo de acceso a memoria) aparecerá
en el registro de datos memoria el contenido de la
dirección indicada, es decir, la instrucción que va a ser
procesada. A través del bus se trasfiere la instrucción
desde el registro de datos de memoria al registro de
instrucción de la unidad de control (RI). A continuación,
el decodificador de la unidad de control procede a
interpretar la instrucción que acaba de llegar al RI e
informa al secuenciador. Por último, el CP se incrementará
automáticamente en uno, de tal forma que quede apuntando a
la siguiente instrucción del programa en memoria. Si la
instrucción en ejecución es de ruptura de secuencia (de
salta o bifurcación), el cP se cargará con la dirección
que corresponda.
Hasta este punto se ha considerado sólo la fase de
búsqueda, que es común a todas las instrucciones. Después
tiene lugar la fase de ejecución, que es especifica del
código de operación de cada instrucción. El secuenciador
envía una microrden a la ALU para que ejecute la operación
de que se trate, almacenándose el resultado de la operación
en el registro acumulador. Una vez concluida la ejecución
de la instrucción en curso, la unidad de control vuelve a
repetir el ciclo completo para cada una de las
instrucciones que forman el programa en ejecución, es
decir, capta una nueva instrucción (cuya dirección se
encuentra en el CP y transfiere al RI) y después la
decodifica y la ejecuta. Este ciclo se repite
iperativamente hasta que concluye la ejecución del
progrema.
3.4.1 EJEMPLO DE EJECUCIÓN DE UN PROGRAMAVamos a ver un ejemplo muy simple de cómo un ordenador
ejecuta un programa. Pasemos primero lo que hace el
programa. Se trata de sumar dos número suministrados desde
el exterior. Por tanto, el primer paso consistirá en leer
los número suministrados desde el exterior. Por tanto, el
primer paso consistirá en leer los datos a través de un
dispositivo de entrada. Una vez almacenados los dos
números, se ejecutarán las instrucciones para sumarlos y
almacenarlos en memoria. Por ultimo, habrá que mostrar el
resultado obtenido a través de una unidad de salida.
Supondremos que el ordenador que va a ejecutar este
programa tiene como unidad de entrada un teclado, y como
unidad de salida un monitor. La longitud de palabra del
ordenador es de 16 bits. Así, cada instrucción está formada
por 156 bits, de los cuales 4 bits se reservan para el
código de operación (podrá direccional hasta 212 = 4.096
posiciones de memoria). Como ya se ha comentado, el
repertorio de instrucciones de la máquina consta de 16
operaciones. Describimos a continuación las instrucciones
que nos interesan de ese repertorio:
0001 almacenar en la posición de memoria m un dato desde
el teclado abreviadamente, lo denotamos con TEC m.
0011 almacenar en la posición de memoria m el contenido del
registro acumulador de la ALU. Abreviadamente, lo
denotaremos con ALM m.
0101 Cargar en el registro acumulador de la ALU, el
contenido de la posición de memoria m.
Abreviadamente, lo denotaremos con CAR m
0100 sumar el contenido de la posición m de memoria con el
contenido del registro acumulador de la ALU.
Abreviadamente, lo denotaremos con SUM m.
0010 Mostrar en el monitor el contenido de la posición m de
memoria. Abreviadamente lo denotaremos con MON m
Con estas instrucciones ya podemos crear el programa. Sólo
nos falta indicar en qué posiciones de memoria se
almacenarán los datos. Vamos a suponer que el primer dato
leído se almacena en la posición de memoria 33. el segundo
en la posición 34 y el resultado 35 en la posición 35. El
programa sería el siguiente:
(1) TEC 33 0001 000000100001
(2) TEC 34 0001 000000100010
(3) CAR 33 0101 000000100001
(4) SUM 34 0100 000000100001
(5) ALM 35 0111 000000100011
(6) MON, 35 0010 000000100011
En la primera instrucción se lee, desde el teclado, el
primer dato y se almacena en la posición 33. La segunda
instrucción lee el segundo dato y lo almacena; en la
posición 34. La siguiente instrucción carga en la ALU el
contenido de la posición 33, es decir, el primer dato. La
instrucción número cuatro suma el contenido de la ALU ( el
primer dato ) con el contenido de la posición 34 (el
segundo dato). La instrucción (5) almacena el resultado de
la operación anterior (suma de los dos números) en las
posición de 35. la ultima instrucción muestra en el monitor
el contenido de la posición de memoria 35 (el resultado)
Supongamos que el sistema operativo ha cargado el programa
a partir de la dirección d=12, de forma que la instrucción
(1) se encuentra almacenada en la posición 12, la
instrucción (6), que quedará almacenadas en la posición 17.
Como ya sabemos, la ejecución de una instrucción se realiza
en dos fases, una fase de captación, común de todas las
instrucciones y una fase de ejecución. Vamos a ver los
pasos que se siguen para ejecutar el programa.
1. En el contador de programa (CP) se almacena la
dirección de comienzo de programa CP=12.
2. La UC envía las microórdenes necesarias para que el
contenido de la dirección que indica el CP (dirección
12) se almacene en el registro de instrucción (RI =
contenido de la posición de memoria 12). Es decir, el
RI contendrá 0001000000100001.
3. El CP incrementa su valor 1, CP =12 + 1 =13. Hasta
aquí llega la fase de captación de la primera
instrucción.
4. La UC extrae el código de operación (COP) de la
instrucción que se encuentra en el RI, que en este
caso es 001 (TEC). Siempre que la UC se encuentre con
este COP, dará las órdenes oportunas para leer un
dato introducido desde el teclado y almacenarlo en la
posición que indica el resto de los bits de la
instrucción (m= 33)10 = 000000100001)2).
Supongamos que el usuario teclea el número 20)10
=000000010100)2
Este permanecerá almacenado en la posición 33 mientras
no se ejecute otra instrucción que asigne un val or
distinto a esa posición.
5. La UC capta la instrucción que se encuentra en la
posición que indica el CP (dirección 13) e incrementa
su valor CP = 13 +14.
6. La UC interpreta el COP del RI (0001). En este caso,
la UC genera las mismas señales que en la instrucción
anterior (paso 4). La única diferencia es que el dato
leído lo almacenará en la posición 34. así, el
segundo dato (por ejemplo, 40)10 = 000000101000)2)
quedad almacenado en la posición 000000100010.
7. La UC capta la instrucción que se encuentra en la
posición que indica el CP (dirección 14}e incrementa
su valor CP = 14 + 1 = 15
8. La UC interpreta el COP que en este caso es 0101
(CAR). Se generan las señales necesarias para
almacenar en la ALU el contenido de la posición que
indica el campo dirección de la instrucción (m =33)10
000000100001 )2). Al final, el registro acumulador de
la ALU contendrá el contenido de la posición 33, es
decir, el primer dato leído (20).
9. La UC capta la instrucción que se encuentra en la
posición que indica el CP (dirección 15) e incrementa
su valor. CP=15+1=16.
10. Se extrae el COP 0100 (SUM). Se suma el contenido
de la ALU (el primer dato = 20) con el contenido de
la posición 34 (el segundo dato = 40). Dando como
resultado 60)10=000000111100)2 .Este valor permanece
En la ALU.
11. La UC capta In instrucción que se encuentra en la
posición que indica el CP (dirección 16) e incrementa
su valor. CP",16+1=17.
12. La UC interpreta el COP 0011 (ALM). El contenido
de la ALU (60) se almacena en la posición
35}10=000000100011)2
13. La UC capta la instrucci6n que se encuentra en la
posición que indica el CP (dirección 17) e
increl11enlíl sin valor. CP= 17+ 1 = 18.
14.
15. La UC extrae el COP 0010 (MON) y da las órdenes
oportunas para escribir el contenido de la posición
35 (que en este caso es 60) en el monitor.
3.5 EJEMPLO DE MICROPROCESADORESEl mayor fabricante de procesadores es Intel (véase
Tabla 3.1) y se toma como referencia y estándar, aunque
existen otros fabricantes que han desarrollado sus
propios procesadores. Generalmente son compatibles
entre ellos, pero pueden existir pequeñas diferencias,
sobre todo en lo que se refiere a precio y frecuencia
de reloj. En la mayoría de las PC existe la posibilidad
de añadir el procesador(si no lo tiene ya incorporado)
un coprocesador matemático que acelera los cálculos.
8088. Posee 16 bits, aunque el bus es de 8 bits, por lo que únicamente podrán trabajar con
datos de 16 bits, consumiendo un único cielo de
reloj. Con esto se duplica la velocidad. Intel
consiguió elaborara un procesador con 10 MHz.
8086: Utiliza un bus de datos de 16 bits, por lo que puede trabajar directamente con datos de
16 bits consumiendo un único ciclo de reloj.
Con esto se duplica la velocidad. Intel
consiguió elaborar un procesador con 10 MHz.
80286: Compatible con los dos anteriores y con el mismo repertorio de instrucciones. La
diferencia radica en el tipo de trabajo que
desarrolla el procesador. Permite dos modos
distintos: Modo real, trabajando exactamente igual que el 8088 y 8086, y direccionando un
máximo del MByte, y Modo protegido, reservando memoria para determinado programas, de forma
que pueda ejecutar varios programas a la vez
(multiarea). Otra diferencia sustancial con sus
predecesores es un esquema de direcciones de
memoria. Esto incrementó la cantidad de memoria
a la que se podía acceder. Los 8088 y 8886, al
utilizar 20 bits, direccionaban 2020 Byts
(1MByte), mientras que el 80286 puede llegar a
direccional 2021 Bytes(16MBytes). La velocidad de
proceso está comprendida entre 8 y 16 MHz,
pudiéndosele incorporar un coprocesador
matemático para mayor rapidez en las
operaciones matemáticas.
80386: En 1985, Intel presenta el 386. es un verdadero procesador de 32 bits, ya manipula
datos internos de 32 bits y se comunica con
otros dispositivos a través de un bus de 32
bits, lo que implica un aumento en la velocidad
de proceso pues el procesador puede leer 32
bits en cada ciclo. Además, puede usar
direcciones de memoria de 32 bits, lo que le
permite acceder aproximadamente a 4 mil
millones de Bytez(4 BGytes)de memoria. Dispone
de un mayor número de registros en el
procesador, métodos de gestión de memoria más
modernos que el 80286 y sigue siendo compatible
con el 8086. La velocidad de proceso oscila
desde 16 MHz hasta 33 MHz. Existen distintos
tipo de procesadores 80386SX(aunque el
procesador es de 32 bits, el bus de datos es de
16 bits, por lo que la velocidad de proceso es
de menor, de 16 a 20 MHz; es más barato).
80386SL es idéntico al 80386DX, pero está
preparado para un menor consumo, se utiliza
principalmente para ordenarnos portátiles).
80486: Se puede considerar una mejora del 80386. integra dentro del procesador una caché
de 8 KBytes, un controlador para la memoria
caché y un coprocesador matemático. La
combinación de estos componentes en un único
chip incrementa notoriamente la velocidad
superior. Un 80386 }a 33 MHz es más lento que
un 80486 a 25 MHz, y a
Falta una parte
Desde algunos años, se observa en el mercado de software un
incremento considerable de aplicaciones multimedia.
Recientemente, Intel ha introducido en su gama Pentium una
serie de modificaciones especialmente diseñadas para
incrementar el rendimiento de tales aplicaciones. Se trata
de los nuevos procesadores Pentium con tecnología MMX.
Entre las modificaciones que presenta se encuentra la
ampliación de cacheé interna y del número de registros,
inclusión de nuevas instrucciones dedicadas exclusivamente
al proceso de software multimedia y un bus de datos externo
de 64 bits. Con el Pentium MMX se obtiene una mejora del
10-20% ejecutando las aplicaciones actuales y un 60% cuando
las aplicaciones estén diseñadas para MMX.
Otro fabricante importante de microprocesadores es Motorota
Corporation (ver tabla3.2). Las computadores Macintosh de
Apple utilizan este tipo de procesares. El grupo de
procesadores de Motorota es conocido como la familia 680x0,
de forma similar al grupo de procesares para ordenadores
personales Intel, conocido como la familia 80x86.
Modelo Año de Capacidad Tamaño Memoria Velocidad
presentación del bus de datos
de palabra
Direccionable máxima
68000 1979 16 bits 32 bits 16 MBytez 8 MHz
68020 1984 32 bits 32 bits 4 GBytez 16 MHz
68030 1987 32 bits 32 bits 4 GBytez 32 MHz
68040 1989 32 bits 32 bits 4 GBytez 40 MHz