El Modelo de Von Neumann

El Modelo de Von Neumann

La maquina de Von Neumann tenia 5 partes básicas: La memoria, la unidad Aritmética lógica, la unidad de control del programa y los equipos de entrada y salida. La memoria constaba de 4096 palabras, cada una con 40 bits (0 o 1). Cada palabra podía contener 2 instrucciones de 20 bits o un número entero de 39 bits y su signo. Las instrucciones tenían 8 bits dedicados a señalar el tiempo de la misma y 12 bits para especificar alguna de las 4096 palabras de la memoria.

Dentro de la unidad aritmética - lógica, el antecedente directo actual CPU (Unidad central de Proceso), había un registro interno especial de 40 bits llamado en acumulador. Una instrucción típica era sumar una palabra de la memoria al acumulador o almacenar éste en la memoria.

La máquina no manejaba la aritmética de punto flotante, porque Von Neumann pensaba que cualquier matemático competente debería ser capaz de llevar la cuenta del punto decimal (en este caso del punto binario), mentalmente.

Un elemento importante del hardware de la PC es la unidad del sistema, que contiene una tarjeta de sistema, fuente de poder y ranuras de expansión para tarjetas opcionales. Los elementos de la tarjeta de sistema son un microprocesador, memoria de solo lectura (ROM) y memoria de acceso aleatorio (RAM).

El cerebro de la PC y compatibles es un microprocesador basado en la familia 8086 de Intel, que realiza todo el procesamiento de datos e instrucciones. Los procesadores varían en velocidad y capacidad de memoria, registros y bus de datos. Un bus de datos transfiere datos entre el procesador, la memoria y los dispositivos externos.

Aunque existen muchos tipos de computadoras digitales según se tenga en cuenta su tamaño, velocidad de proceso, complejidad de diseño físico, etc., los principios fundamentales básicos de funcionamiento son esencialmente los mismos en todos ellos.

Se puede decir que una computadora está formada por tres partes fundamentales, aunque una de ellas es subdividida en dos partes no menos importantes. En la figura 1.2 se muestran dichas partes, llamadas genéricamente unidades funcionales debido a que, desde el punto de vista del funcionamiento, son independientes.

Figura 1.2.- Unidades Funcionales de la computadora

El nombre de cada parte nos indica la función que realiza. Así, la Unidad Central de Proceso (CPU) es la que coordina el funcionamiento conjunto de las demás unidades y realiza los cálculos necesarios; por eso la podemos subdividir en una Unidad de Control (UC) y en una unidad de cálculo o Unidad Aritmético-Lógica (UAL). 

La unidad de Memoria Principal (MP) se encarga de almacenar las instrucciones que realizará la Unidad de Control al ejecutar un programa y los datos que serán procesados. La Unidad de Entradas y Salidas será la encargada de la comunicación con el exterior a través de los periféricos. Estos periféricos pueden ser: de entrada, como los teclados; de salida, como los tubos de rayos catódicos, y de entrada y salida, como los discos magnéticos.

Unidad de Memoria Principal

La memoria principal esta formada por un conjunto de unidades llamadas palabras. Dentro de cada una de estas palabras se guarda la información que constituye una instrucción o parte de ella (puede darse el caso de que una sola instrucción necesite varia palabras), o un dato o parte de un dato (también un dato puede ocupar varias palabras).

A la cantidad de palabras que forman la MP se le denomina capacidad de memoria. De este modo, cuanto mayor sea el número de palabras mayor será el número de instrucciones y datos que podrá almacenar la computadora. 

Una palabra esta formada a su vez de unidades mas elementales llamadas bits, del mismo modo que en el lenguaje natural una palabra esta formada por letras. Cada bit solo puede guardar dos valores, el valor 0 o el valor 1; por eso se dice que son elementos binarios.

El número de bits que forman una palabra se llama longitud de palabra. Por regla general, las computadoras potentes tienen memorias con longitud de palabra grande, mientras que las computadoras pequeñas tienen memorias con longitud de palabra menor.

En la figura 1.3 se muestra como se puede estar organizada una Memoria Principal.

Figura 1.3.- Organización de una unidad de memoria

Ya se ha visto en las secciones precedentes como funcionan la CPU y la MP, pero puede decirse que es necesaria la comunicación entre el interior de la computadora y su entorno o periferia. Esta comunicación se consigue a través de dispositivos de muy diversos tipos, como son: teclados, impresoras, pantallas, discos magnéticos, etc.

Es estos dispositivos se les conoce con el nombre genérico de periféricos.

En la figura 1.4 se muestran algunos periféricos conectados a la Unidad de E/S, la cual hace de intermediaria entre los periféricos y la CPU. Las flechas indican el sentido en que fluye la información. , la cual hace de intermediaria entre los periféricos y la CPU. Las flechas indican el sentido en que fluye la información.

Figura 1.4.- La unidad de entrada y salida hace de intermediaria entre la UCP y los periféricos

La coordinación de la comunicación entre los periféricos y la CPU la realiza la Unidad de E/S. Obsérvese que esta no es un periférico sino un dispositivo que gestiona a los periféricos siguiendo las ordenes de la CPU; es decir, la Unidad de E/S recibe de la Unidad de Control información sobre el tipo de transferencia de datos que debe realizar (si es de entrada o de salida) y periférico que debe de utilizar; si es de salida recibirá también el dato que debe enviar y el momento de la operación.

Entonces, la Unidad de E/S seleccionara el periférico y ejecutara la operación teniendo en cuanta las características propias de cada periférico. Una vez ejecutada la orden avisara a la UC de la terminación de la transferencia.

Cada periférico o parte de un periférico tendrá asignado un numero o dirección que servirá para identificarlo. Cuando la UC quiera seleccionarlo enviara dicho número a la Unidad de E/S.

Las PC forman parte de una de las muchas categorías de computadoras que hay, en nuestra actualidad este tipo de computadora es la que mejor tendremos acceso. Las principales partes de un PC son:

Monitor: Los monitores los podemos clasificar por tamaño o por tipo de monitor. Si es por tamaño dependerá de el largo de la diagonal de la pantalla, es decir 14, 15, 17, 19, 21 pulgadas, etc. Hay que tomar en cuenta que esta distancia no es real, es la diagonal del tubo pero por los plásticos que lo cubren se reduce hasta 1 pulgada o un poco mas, por eso es que vemos que al comprar nuestro monitor de 17" en las especificaciones indica "viewable" que es la distancia que se puede ver es de 16".

Por otra parte, si es por el tipo de monitor es un poco más técnico, se diferencian en los monitores de tubo sencillo, los de tubo de pantalla plana y los flat panel. La diferencia principal entre los de tubo es que los de pantalla plana poseen mejor tecnología y ofrecen mejor imagen(colores mas vivos) y resolución(mas detalle) que los de tuvo sencillo curvos. Ahora el último grito de la moda son los flat panel como el de las computadoras portátiles ya que no ocupan casi espacio y ofrecen altas resoluciones y tamaños adecuados, la única desventaja es que son sumamente caros, cuestan hasta diez veces lo que cuesta uno de tuvo del mismo tamaño de diagonal, muy pronto profundizaré un poco mas en el tema, no se preocupen.

Raton: los ratones se diferencian principalmente en dos bandos. Los que se conectan al puerto serial, los cuales son estos...(muestra imagen) y los PS-2 (muestra imagen). Los PS2 son el estándar hoy día pero tienes que tomar en cuenta si tu computadora tiene el puerto PS2 o no, aunque todas tienen puerto serial.

son los que están reemplazando a los seriales ya que en las computadoras se creo este puerto especialmente para el mouse

Sabes que el puerto PS2 fue creado por la IBM especialmente para el mouse y el teclado, ya que al tener un purto (conector) dedicado a los periféricos principales como teclado y mouse se puede liberar el puerto serial para conectar otros dispositivos como por ejemplo un MODEM. 

Los mouse existen en distintas formas, unas más sencillas que otras, una de las variantes de mouse son los track ball, estos son un mouse pero invertido, en vez de mover el ratón entero, se mueve directamente la bola en dirección a la cual se quiere dirigir el cursor, o los touchpad como en las computadoras portátiles.

Teclado: hay dos tipos de ellos si los diferencias por el conector, AT y PS2, como podemos ver (mostrar figura comparatoria), la diferencia principal es el tamaño del conector. El conector del mouse PS2 es idéntico al del teclado PS2, tengan cuidado al invertirlos, no va a pasar nada, simplemente no les va a funcionar. Los teclados han evolucionado bastante también, hoy día poseen botones especiales para navegar en Internet o para abrir programas específicos con solo oprimirlos, también los tienen ergonómicos (adecuados a la fisonomía del hombre) y sencillos, inalámbricos, con bocinas, diferentes colores, etc.. En fin hay teclados para cada usuario.

CPU: Unidad de procesamiento central, esta es la parte más importante ya que es el cerebro de la computadora, dentro de ella se realizan todas las tareas comandadas por el usuario, ella consta de partes especificas internas que serán explicadas más adelante.

Gabinete: El gabinete es la parte externa de la computadora y hay dos tipos principales, torre y de escritorio. En la clase de torre, las hay mini torre, media torre y torre completa que son los que se utiliza para servidores. Dentro del gabinete se encuentran todos los dispositivos principales. Fuente de poder, microprocesador, memorias, tarjeta de video, tarjeta de sonido, motherboard, ventiladores. Hoy día encontramos gabinetes mucho más elaborados en donde no sólo se toma en cuenta el diseño futurístico fuera del gabinete sino mucho mas importante, el diseño por dentro, el cual permite mejor flujo de aire y distribución correcta de los dispositivos internos.

Microprocesador: El microprocesador es la pieza principal en una computadora, es el cerebro en donde se realizan todos los cálculos y tomas de desición. Los microprocesadores los podemos encontrar también en casi todos los dispositivos digitales, desde relojes hasta en los sistemas de inyección en los autos.

Sus características principales son: su ancho de banda y su velocidad del reloj.

El ancho de banda define el numero de bits que puede procesar por cada instrucción. Esto es lo que se refiere a 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits. (recordar lo de los video juegos)

La velocidad del reloj, dada en Hz que define cuantas instrucciones por segundo puede ejecutar. Esto es lo que escuchamos decir cuando un microprocesador de X marca es de 600MHz , 800 MHz, 1.5 GHz, donde MHz (Mega Hertz es millones de intrucciones y GHz (Mil millones de instrucciones)

La combinación de los dos (ancho de banda y velocidad de reloj) es lo que define el poder del microprocesador siendo más poderoso mientras mayor sean ambas.

Algunas marcas de los principales microprocesadores son: AMD, Cyrix, Intel y Motorola.

EQUIPO MULTIMEDIA: Equipo necesario para capturar video, reproducir y grabar sonidos.