Conceptos bsicos Objetivos

Este modulo se destina al aprendizaje de la base conceptual necesaria para la comprensin de los conocimientos especficos y a definir la terminologa que se utilizar.

Si Ud. ya esta familiarizado con los conceptos tratados aqu, recomendamos que lea rpidamente este modulo, para unificar terminologa, ya que es esencial para comprender adecuadamente los temas especficos el saber exactamente lo que se quiere decir con una palabra.

Arquitectura bsica del Computador Comenzando por el principio

En el objetivo general de este curso dijimos que estudiaramos el oficio de resolver problemas. La clave para resolver un problema es comprenderlo bien, tambin es importante conocer con precisin el significado de las palabras que utilizamos en cada momento para evitar malos entendidos. Con esto en mente y considerando que la herramienta que utilizaremos para resolver problemas ser el computador, es necesario comenzar nuestro estudio entendiendo con exactitud que es un computador.

La palabra computador

Cuando tenemos dudas sobre el significado exacto de una palabra, la mejor fuente para aclararlas es el diccionario de la lengua espaola, que podemos consultar en www.rae.es.

Si buscamos la palabra computador nos encontraremos con la siguiente definicin.

computador, ra.

1. adj. Que computa (calcula). U. t. c. s.

2. m. calculador (aparato o mquina de calcular).

3. m. computadora electrnica.

4. f. calculadora (aparato o mquina de calcular).

5. f. computadora electrnica.

electrnica. 1. f. Mquina electrnica, analgica o digital, dotada de una memoria de gran capacidad y de mtodos de tratamiento de la informacin, capaz de resolver problemas matemticos y lgicos mediante la utilizacin automtica de programas informticos.

computadora personal. 1. f. computadora electrnica de dimensiones reducidas, con limitaciones de capacidad de memoria y velocidad, pero con total autonoma.

electrnico. 1. m. computadora electrnica.

computador personal. 1. m. computadora personal.

Si investigamos un poco ms y buscamos la palabra computar, encontraremos:

computar. (del lat. computare).

1. tr. Contar o calcular por nmeros algo, principalmente los aos, tiempos y edades.

2. tr. Tomar en cuenta, ya sea en general, ya de manera determinada. U. t. c. prnl. Se computan los aos de servicio en otros cuerpos. Los partidos ganados se computan con dos puntos.

De nuestra investigacin deducimos en primer lugar que es indistinto decir

computador o computadora, con lo cual parece ser que aun no determinamos su sexo, lo que es preocupante, ya que nos hace dudar sobre el conocimiento efectivo que existe sobre el tema.

La otra cosa importante que rescatamos es que computa, es decir que se trata de un aparato que cuenta por nmeros algo.

Antecedentes destacados

Continuando con la intencin inicial de comprender con exactitud lo que es un computador y a partir de ello como podremos utilizarlo para resolver problemas, veremos algunos puntos relevantes de la evolucin de la computacin.

Si pretendemos estudiar historia de la Computacin, nos encontraremos con una larga lista de antecedentes que se remontan a dispositivos de clculo bsico como el baco y necesitaremos adems seguir la historia de la fsica y las matemticas para llegar al computador actual.

El computador como lo conocemos actualmente surge durante la dcada de 1940 como resultante de un conjunto de dispositivos de computo de diversa complejidad desarrollados para colaborar con los clculos necesarios para el proyecto Manhattan, esto es la construccin de la bomba atmica durante la segunda guerra mundial.

Si bien el 19 de octubre de 1973 una corte federal de Estados Unidos falla que los inventores de la computadora electrnica digital son John Vincent Atanasoff y Clifford Berry, quienes la construyeron entre 1937 y 1942 en la Universidad del Estado de Iowa y normalmente se menciona a la ENIAC como la primera computadora (patente de Mauchly y Eckert, invalidada por el fallo mencionado), hay dos hechos destacados que inician la computacin como es actualmente:

1 John Louis Von Neumann en 1947 enuncia los principios que llevan su nombre.

El computador debe ser binario y electrnico

El computador debe poseer un programa almacenado

Debe existir una instruccin de bifurcacin.

2 El descubrimiento del transistor.

En 1947, John Bardeen y Walter Brittan, trabajando en los laboratorios de telefona Bell, intentaban entender la naturaleza de los electrones y la interfaz entre un metal y un semiconductor. Para lo cual tomaban dos puntos de contacto muy cercanos uno de otro, asi lograron construir un dispositivo de tres terminales, el primer transistor point contact.

Esta invencin fue la chispa que encendi un esfuerzo enorme en la investigacin sobre electrnica de estado slido. Bardeen y Brittan recibieron el premio Nbel de Fsica en 1956, junto con Guillermo Shockley, por su descubrimiento del efecto del transistor. Shockley haba desarrollado un transistor denominado de juntura junction transistor, que fue construido con finas capas de diferentes tipos de materiales semiconductores presionados juntos. El transistor de juntura era ms fcil de entender tericamente, y se poda fabricar ms confiablemente.

Llevando a la prctica los principios bsicos

No es nuestra intencin estudiar la constitucin fsica de un computador, sino comprender su funcionamiento, su lgica y como nos relacionamos con l.

Desde el punto de vista funcional, el transistor no es mas que una llave que permite el paso de la corriente cuando esta cerrada y corta su camino cuando se encuentra abierta. La nica diferencia de un transistor con una llave de luz comn, dejando aparte su tamao, es que el transistor se acciona automticamente en lugar de manualmente.

Como se relaciona una llave con el computador que conocemos ??

Supongamos que deseamos viajar de Crdoba a Buenos Aires y en el camino existe un ro con un puente levadizo para dar paso a embarcaciones.

Cuando podemos llegar de Crdoba a Buenos Aires ??

Cuando el puente esta bajo o cerrado para permitirnos el paso, cuando esta levantado o abierto, no podemos llegar.

Supongamos ahora que existen dos caminos posibles para llegar y que cada uno de ellos tiene un puente similar al descrito.

Si denominamos A a uno de ellos y B al otro, analizando el problema, vemos que la condicin para llegar es que alguno de los dos puentes este cerrado para poder pasar por ese camino.

Esto puede expresarse diciendo que:

L = A o B

Denominando L a nuestra posibilidad de llegar a Buenos Aires.

Supongamos ahora que solo existe un camino para llegar de Crdoba a Buenos Aires, pero que en este camino hay dos puentes como los descritos el A y el B.

Crdoba Buenos AiresA

B

Crdoba Buenos Aires

En este caso vemos que solo podemos llegar cuando ambos puentes nos permiten el paso, es decir que necesitamos que el puente A este cerrado y el puente B este cerrado.

Esto se expresa diciendo que:

L = A y B

Estos ejemplos nos demuestran como con llaves podemos construir dispositivos que efecten las operaciones lgicas bsicas Y (and) y O (or).

A continuacin incluimos las tablas de verdad correspondientes a las mencionadas operaciones.

A B A or B A B A and B0 0 0 0 0 0

0 1 1 0 1 0

1 0 1 1 0 0

1 1 1 1 1 1

Como dijo Von Neumann, los computadores actuales trabajan basndose en el sistema de numeracin binario. Que es esto??

Nuestra forma de contar habitual es con el sistema decimal, este se denomina as por que cuenta con diez dgitos diferentes, por lo cual, si debemos contar un conjunto de objetos, lo que hacemos es agruparlos en grupitos de a 10 (diez) y luego contar cuantos grupitos tenemos. Si tenemos 4 grupos de 10 y un grupo de 3 que nos sobr, decimos que hay 43 objetos.

La pregunta es, por que 10 dgitos distintos y por que grupos de 10, la respuesta es simple, por costumbre. No existe nada que impida utilizar un sistema de numeracin que solo cuente con dos dgitos diferentes (0 y 1 por convencin) es decir un sistema binario.

Para comprender como funciona el sistema binario, retornemos por unos momentos a nuestra infancia y veamos como contar fsforos con este sistema.

El tema es sencillo, debemos efectuar grupos de dos, el 0 y el 1 estn claros, pero para el dos debo combinarlos de tal forma que me indiquen que tengo un grupo de 2 y que no me sobro ninguno.

El 2 en binario es 10.

Para el 3, debo indicar que tengo un grupo de 2 y que me sobra uno.

El 3 en binario es 11.

En el 4, tengo dos grupos de dos y no me sobra ninguno, con lo cual:

El 4 en binario es 100

Buenos AiresCrdoba A B

De esta forma puedo seguir y construir todos los nmeros con este sistema, a continuacin ponemos una pequea tabla para demostrar esto.

Decimal Binario Decimal Binario0 0000 8 1000

1 0001 9 1001

2 0010 10 1010

3 0011 11 1011

4 0100 12 1100

5 0101 13 1101

6 0110 14 1110

7 0111 15 1111

Viendo esta tabla, nos damos cuenta por que no se utiliza este sistema habitualmente, ya que para cantidades relativamente pequeas se requiere una gran cantidad de dgitos y esto seria muy molesto.

Veamos ahora como sumar dos nmeros expresados en binario.

2 ! 10

3 ! 11

La suma funciona igual que en decimal, comienzo de derecha a izquierda sumando los dgitos alineados, con lo cual en este ejemplo tengo:

0 + 1 = 1 y no me llevo nada

1 + 1 = 0 y me llevo 1

Con lo cual nuestra suma es 101

Si me limito a la suma de dos nmeros de un solo digito, las posibilidades son:

0 + 0 = 0

0 + 1 = 1

1 + 0 = 1

1 + 1 = 0

(aqu me llevo 1, pero esto puede verse como parte de otra suma)

Esta tabla puede expresarse a travs de operaciones lgicas, diciendo que:

S = No A y B o A y No B

La funcin lgica No se efecta con una llave que se denomina inversora, la cual simplemente se abre ante un 1 y se cierra ante un 0 (invierte la entrada).

Vimos antes como con llaves podemos efectuar Y y O, con lo cual utilizando llaves podemos efectuar la suma de dos dgitos binarios.

Para cada operacin lgica se utiliza un smbolo diferente.

Efectuando un ejercicio de imaginacin, si podemos sumar dos dgitos, repitiendo el circuito podremos sumar la cantidad de dgitos que deseemos. Si podemos sumar, podremos multiplicar por sumas sucesivas, restar y dividir por restas sucesivas. Con lo cual con esta combinacin de llaves (transistores) hemos construido un dispositivo capaz de sumar o computar, es decir una computadora.

Otro tema importante que nos dice Von Neumann es que nuestra computadora debe tener capacidad para almacenar (guardar) algo.

El circuito de la figura se denomina Flip Flop y constituye la forma para almacenar un digito binario.

Analicemos como funciona un Flip Flop.

El Flip Flop es lo que se denomina un circuito secuencial, es decir que su salida depende de sus entradas en el momento presente y de estados anteriores de sus entradas. La compuerta

AND

AND

R

AND S

No Q

Q

NOT

A No A AND

AA y B

B

OR

A

BA o B

Efecta la operacin lgica Y (AND) que solo da un 1 en la salida si ambas entradas valen 1,

Niega La salida de esta, con lo cual solo existe 0 a la salida del conjunto cuando ambas entradas son 1 mientras que la salida ser 0 en cualquier otro caso.

R No Q Q0 0 1

0 1 1

1 0 1

1 1 0

Con esta base si analizamos el conjunto de arriba, cuando R = 0, sin importar el valor de No Q, Q ser 1, pero cuando R = 1 la salida Q conservar su valor previo. Si denominamos al valor previo de Q, Qt-1.

R = 1 No Qt-1 = 0 segn la tabla de verdad anterior Q ser 1 que es Qt-1.

Si R = 1 No Qt-1 = 1 Q = 0

Entonces el Flip Flop tiene dos entradas R = Reset Tal que cuando se coloca un 0 en ella hace que la salida sea 1, S = Set tal que cuando se coloca un 0 en ella hace que la salida sea 0

Cuando estas entradas estn en 1 el Flip Flop almacena el valor previo, permaneciendo Q y No Q sin cambios.

Como vemos, este circuito tambin se construye con base en las operaciones lgicas ya vistas, con lo cual tambin se construye con llaves como todo lo anterior. En este caso, resulta fcil imaginar que si el circuito visto almacena un digito binario, repitindolo n veces pueden almacenarse n dgitos binarios.

En este punto es importante destacar que nuestro anlisis es funcional, la construccin fsica de estos dispositivos en espacios cada vez mas pequeos involucra tecnologas complejas y diversas, simplificando, podemos decir que desde 1947 a la fecha lo que ha hecho el avance tecnolgico es colocar millones de llaves en espacios cada vez ms pequeos, ya que los principios bsicos aqu mencionados no han cambiado. Algo de vocabulario

Binario: Sistema de numeracin con base 2, que utiliza solo dos dgitos el 0 y el 1.

Bit: Se denomina as a un digito binario, siendo una contraccin de Binary Digit en ingles.

AND

R

No Q Q

Octal: Sistema de numeracin con base 8, que utiliza 8 dgitos, 0, 1,2,3,4,5,6,7. Este sistema as como el hexadecimal se utiliza como un resumen del binario, ya que el pasaje es directo transformando cada nmero por su equivalente con tres dgitos binarios.

Hexadecimal: Sistema de numeracin con base 16, que utiliza 16 dgitos, 0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ,8, 9, A, B, C, D, E, F. Este sistema as como el octal se utiliza como un resumen del binario, ya que el pasaje es directo transformando cada numero por su equivalente con cuatro dgitos binarios.

Byte: Grupo de 8 dgitos binarios. Con un Byte pueden manejarse nmeros entre 0 y 255 sin signo o entre 0 y 127 con signo.

KByte: Es un mltiplo que equivale a 1024 Bytes, en general se transforma aproximadamente como 1000 bytes, por similitud con los mltiplos decimales (1 Kg = 1000 g) y debido a que la diferencia es pequea.

MByte: Es un mltiplo que equivale a 1024 KBytes o 1048576 Bytes, en general se transforma aproximadamente como 1000000 bytes.

Esquema Funcional del Computador

CPU: Central Process Unit, Unidad Central de Proceso (UCP), Procesador, Microprocesador.

ALU: Arithmetic Logic Unit, Unidad Aritmtica y Lgica (UAL)

CU: Control Unit, Unidad de Control (UC)

DAP: Dispositivo de Almacenamiento Primario o Principal. Esto es lo que habitualmente se denomina memoria, encontrndose dividida en dos partes

RAM: Ramdom Access Memory, Memoria de acceso aleatorio o al azar, esta parte de la memoria es voltil, es decir que se pierde su contenido al apagar el computador.

ROM: Read Only Memory, Memoria de solo lectura, esta parte de la memoria es no voltil, es decir que su contenido permanece siempre aunque apaguemos el computador.

Clock: Reloj, generador de impulsos utilizado por la Unidad de Control para sincronizar las operaciones.

DAA: Dispositivo de Almacenamiento Secundario. En esta categora entran los discos rgidos, disquetes, cintas magnticas, CDS, etc.

I/O: Intput/Output, Entrada/Salida, Dispositivos que conectan al computador con los humanos. En esta categora entran el teclado, Mouse, micrfonos, parlantes, impresoras, etc.

Buses: Canales. La definicin que dar no es tcnicamente correcta, pero para el nivel de simplificacin que estamos utilizando, podemos decir que son los cables necesarios para interconectar todas las partes entre si.

El tema aqu es comprender como funciona esto, mas que recordar todas las opciones de nombre para cada cosa, para lograr dicho objetivo, debemos tener presente que quienes idearon el computador trataron y aun intentan imitar el razonamiento humano, aunque este cuenta con leyes mucho mas amplias que las pocas que se han logrado copiar exitosamente.

Aclaro nuevamente que esta grafica es un esquema funcional, no creamos que un computador moderno no cuenta con nada ms que lo indicado aqu.

Supongamos que hay un papel con la siguiente operacin escrita en l y nosotros vamos a resolverla.

5

+

2

-----

El objetivo es analizar con detalle los pasos que seguimos para efectuar la operacin.

La mayora dice: la hago y anoto el resultado, este la hago, implica varios pasos que realizamos automticamente, sin pensar demasiado en ellos. En primer lugar preguntmonos que pasara si furamos ciegos, en este caso no podramos efectuar la operacin por que no veramos lo que se encuentra en el papel y no sabramos lo que debemos hacer. Con lo cual vemos que el primer paso es leer lo escrito, lo que leemos contiene los datos o sea los nmeros con que debemos operar y el signo + que nos indica la operacin que debemos realizar. Es importante darnos cuenta que lo escrito en el papel nos esta dando una instruccin sobre lo que debemos hacer, ya que si el signo fuera - la operacin a realizar seria distinta y por ende variara el resultado.

Una vez que leemos el papel, podemos cerrar los ojos ya que de alguna forma recordamos lo que lemos, en otros trminos podemos decir que hemos guardado en nuestra cabeza los operandos y la operacin a efectuar. A continuacin realizamos la operacin y obtenemos el resultado 7, todo esto se hace internamente, no necesitamos el papel ni nada para hacerlo, solo es necesario que sepamos sumar. Una vez efectuada la operacin procedemos a escribir el resultado en el papel.

En el esquema del computador, la memoria cumple la funcin del papel donde escribimos los operandos y la operacin, la CPU cumple nuestro rol. En detalle, en la memoria se encuentran almacenados los nmeros 5 y 2 (datos para la operacin) y una indicacin de que deben sumarse, la UC lee los datos y la operacin uno por vez en tres operaciones de lectura sucesivas y los almacena en los registros, una vez almacenados internamente estos elementos, ordena a la ALU que efecte la suma, esta lo hace y almacena el resultado en los registros, por ultimo, la UC escribe el resultado de la operacin en la memoria.

Teniendo presente este ejemplo, definamos y analicemos cada uno de los elementos involucrados.

MEMORIA RAM

DISPOSITIVOS DE ALMACENAMIENTO

AUXILIAR

DISPOSITIVOS DE ENTRADA /

SALIDA

CLOCK

MEMORIA ROM

UNIDAD DE

CONTROL

REGISTROS

ALU

CPU

En primer lugar, el escrito indicando lo que se debe hacer y con que datos efectuarlo es el programa de que hablaba Von Neumann y que nosotros pretendemos estudiar.

Un programa es un conjunto de instrucciones que indican a la CPU lo que debe hacer.

La memoria, es la que proporciona la capacidad para almacenar los programas y los resultados producidos al ejecutarlos. En nuestro ejemplo la memoria reemplaza al papel.

Aqu hago una pequea digresin. Si bien todo el mundo utiliza la palabra memoria para este elemento, su denominacin ms correcta es Dispositivo de Almacenamiento Principal, ya que la referencia de memoria nos lleva a pensar que esto es algo similar a la memoria humana, cuando en realidad se asemeja a un armario, donde almacenamos objetos.

Con este ejemplo vemos la funcin de cada uno de los componentes de la CPU.

La UC es quien sincroniza y dirige las operaciones. Es importante el sincronismo, ya que si pretende efectuar la suma sin haber ledo los datos previamente, el conjunto no funcionaria.

La ALU como su nombre lo indica, se encarga de efectuar las operaciones aritmticas indicadas por la UC entre elementos almacenados en los registros.

Los registros son almacenamientos pequeos y de gran velocidad que permiten al procesador almacenar los datos necesarios para una operacin y los resultados obtenidos para luego trasladarlos a la memoria.

Como vemos, con estos elementos tenemos un computador en funcionamiento. El nico inconveniente es que nosotros los humanos, no tenemos forma de comunicarnos con l.

Como saber el resultado de la suma?, Como almacenar el programa que indica la suma a realizar en la memoria?, salvo que sepamos leer y escribir en una memoria electrnica, necesitamos dispositivos que nos permitan comunicarnos con la CPU y la memoria, estos son los denominados genricamente Dispositivos de Entrada y Salida. Cuando decimos Entrada y Salida, lo decimos desde el punto de vista del computador, es decir que Entrada es algo que transporta datos desde el exterior al computador, mientras que Salida son elementos que llevan los resultados del computador hacia el exterior.

En esta categora podemos mencionar al teclado (Dispositivo de Entrada), que nos permite ingresar todo tipo de textos al computador, el Mouse (Dispositivo de Entrada) para dar instrucciones e ingresar grficos, la pantalla o monitor (Dispositivo de Salida) para ver los resultados y acciones del computador, la impresora (Dispositivo de Salida) capaz de llevar al papel lo producido por el computador. Estos son algunos ejemplos, existen muy variados dispositivos en esta categora y hoy la gran mayora poseen ambas funciones, Entrada y Salida.

Ahora si tenemos todo lo necesario para trabajar, a travs del teclado (u otro dispositivo de entrada) ingresamos las instrucciones para la CPU y los datos necesarios para la operacin, una vez que esta se ejecuta vemos los resultados en la pantalla (u otro dispositivo de salida).

Si pensamos en lo dicho en el prrafo anterior, nos surge una duda. Como llegan las cosas del teclado a la memoria?. Tanto el teclado como la memoria son dispositivos Pasivos, el teclado provee los datos que nosotros le indicamos, la memoria es un dispositivo capaz de almacenarlos, pero que o quien hace el trabajo, esto es darse cuenta que alguien presiono una tecla en el teclado, tomar el dato proporcionado por este y escribirlo en la memoria. A esta altura, la respuesta a esta pregunta debe ser obvia, la CPU, que es el nico elemento Activo en el conjunto. En efecto, la CPU posee un mecanismo para enterarse de los eventos del mundo exterior, denominado Interrupcin, cuando alguien presiona una tecla en el teclado, este genera una interrupcin que le informa a la CPU que existe un dato disponible en el teclado, la CPU toma el dato y lo almacena en sus registros (suele decirse que lee el dato del teclado), luego transporta dicho dato de los registros a la memoria. Bien, pero la CPU har todo esto por si misma o necesitara instrucciones para ello? Es importante recordar que la CPU es incapaz de hacer algo por si misma, excepto ver en la memoria si hay una instruccin para ejecutar. Con lo cual para algo tan simple como que un dato llegue del teclado a la memoria, se requiere tener previamente almacenadas en la memoria las instrucciones necesarias para efectuar esta tarea, en otras palabras debe existir un programa para leer del teclado almacenado en la memoria.

La memoria se divide en dos partes, una denominada

RAM donde se puede leer y escribir, cuyo contenido se pierde al apagar la maquina (es voltil), siendo la memoria de trabajo para el usuario al permitirle almacenar sus datos y programas y otra denominada

ROM donde no se puede escribir, es de solo lectura y es permanente, o sea que su contenido no se borra al apagar la maquina.

En esta parte de la memoria se almacena (lo hace el fabricante, ya que no podemos alterar su contenido) un programa denominado BIOS, esto es Basic Input Output System o Sistema de entrada y salida bsico.

El programa BIOS entre otras cosas contiene los programas para atender las interrupciones de los dispositivos de Entrada y Salida. Es aqu donde reside el programa para leer del teclado que necesitbamos para poder ingresar nuestros datos e instrucciones a la memoria. Dado que el BIOS reside en la memoria ROM que es permanente, desde nuestro punto de vista es algo as como una funcin incorporada de la que disponemos siempre.

Solucionado el tema de manejar los dispositivos de entrada y salida, supongamos que escribimos el ya mencionado programa para sumar dos nmeros y lo ejecutamos, todo funciona a la perfeccin, pero que sucede al apagar el computador? Como ya dijimos los programas y datos ingresados por nosotros se almacenan en la memoria RAM, la que se borra al apagar la maquina, con lo cual cada vez que encendemos el equipo tendremos que escribir nuevamente nuestro programa, lo que puede ser molesto con un programa corto y hasta imposible con uno largo. Vemos as que necesitamos algo que nos permita almacenar los datos y programas de forma permanente, es decir que no se pierda al apagar la maquina. Con este fin surgen los Dispositivos de Almacenamiento Auxiliar.

Los Dispositivos de Almacenamiento Auxiliar son elementos capaces de almacenar datos y programas aunque el computador se apague, entre los ms comunes tenemos los discos rgidos, disquetes, CDs, etc. Estos dispositivos no pueden reemplazar a la memoria en ningn caso, como su nombre lo indica son Auxiliares, su funcionamiento se asemeja al de los Dispositivos de Entrada y Salida mas que al de la memoria. En efecto, para transportar datos de la memoria a un Dispositivo de Almacenamiento Auxiliar existe un programa en el BIOS, que indica a la CPU que debe leer un dato de memoria, almacenarlo en uno de sus registros internos y luego debe escribir este dato en el Dispositivo de Almacenamiento Auxiliar seleccionado, el proceso para transferir de un Dispositivo de Almacenamiento Auxiliar a la memoria es similar.

Por ejemplo, si estamos escribiendo una carta, todo lo que escribimos se encuentra en memoria y si apagamos el computador sin indicar que deseamos almacenar esto en el disco, se pierde lo que hicimos, para conservar lo escrito debemos dar una orden de alguna forma al computador para que almacene los datos ingresados (guardar el archivo).

Con lo dicho aqu podemos formarnos una idea del funcionamiento del computador y sus elementos principales, nuevamente aclaro que este texto se orienta a que el lector forme una imagen mental de lo que ocurre en un computador y carece de precisiones tcnicas que se alejan de este objetivo.

Organizacin de la Memoria, Direccionamiento

La memoria de un computador se forma como unin de celdas capaces de almacenar un bit, podemos imaginar una celda como una pequea cajita que puede contener un 1 o un 0. Para que la CPU pueda transferir un bit a la memoria se requiere un cable que conecte a la primera con una celda de la segunda.

CPU Memoria

Dado que en la actualidad no tratamos con bits, sino con Bytes (conjuntos de 8 bits) o Palabras (conjuntos de 8, 16, 32, 64, 128 o ms bits) cuya longitud depende del tipo de CPU que estemos utilizando, se dispone de tantas celdas de memoria y cables como bits tiene la palabra de la CPU, con lo cual el esquema para una palabra de 4 bits seria.

Nuestro esquema funciona a la perfeccin para una memoria capaz de almacenar una Palabra de la CPU, pero que pasa si debemos almacenar grandes cantidades de Palabras, por el lado de la memoria, basta con colocar tantas celdas como se requieran, el problema surge cuando pretendemos conectarlas con la CPU, ya que en el esquema visto necesitamos tantos cables de conexin como celdas, lo cual ocupara muchsimo espacio fsico, hacindolo inviable.

Para solucionar esto, se agrega a la memoria un sistema de control que permite seleccionar las celdas que se comunican con la CPU en un momento dado.

Por una parte se construye un esquema como el anterior que incluye los cables necesarios para almacenar una Palabra de la CPU, por otro lado se organizan las celdas de memoria como bloques del tamao de la Palabra y por ltimo el mecanismo de control permite seleccionar con que palabra de la memoria se conecta la CPU. Si tuviramos una CPU con una Palabra de 4 bits, esto es como se ilustra a continuacin.

BD: Bus Data (Canal de Datos) es el encargado de transportar los datos entre la CPU y la memoria.

BA: Bus Address (Canal de Direcciones) es quien indica con que posicin de memoria desea comunicarse la CPU en un momento dado.

Al organizar la memoria como un conjunto de palabras, surge el concepto de posicin o direccin de memoria resultante de numerar cada Palabra del conjunto, as el BA es el medio para que

CPU

Memoria

0 1 2 3 4 5 6 7 S

iste

ma

de C

ontr

ol

BA

BD

CPU Memoria

la CPU indique con que lugar de la memoria desea comunicarse en un momento dado colocando en l el nmero de la palabra escogida. El sistema de control incluido en la memoria, se encarga de conectar el BD con el conjunto de celdas indicado por el BA, haciendo posible que la CPU intercambie datos con dichas celdas.

Es muy comn or que un procesador es de 16 bits o de 32 bits, esta expresin indica la longitud de la palabra de la CPU y por ende la cantidad de cables del BD y la cantidad de datos que pueden transferirse simultneamente. Esto tiene una cierta relacin con la velocidad, ya que al poder intercambiar mas cantidad de datos simultneamente las operaciones llevan menos tiempo.

Otro tema prctico, que no se relaciona con la velocidad, pero si con la posibilidad de actualizar la maquina, es el tamao del BA, ya que este nos da la cantidad de posiciones de memoria mxima que puede utilizar una CPU.

En este sentido podemos definir tres valores, cuya relacin varia con las caractersticas de fabricacin de los distintos modelos de CPU y de matherboard (placa madre en que se incluye la CPU y la memoria entre otras cosas).

Memoria instalada: Es la memoria real que existe en este momento en nuestro computador.

Memoria mxima que puede utilizar la CPU, este valor se obtiene de elevar 2 a una potencia igual a la cantidad de bits que posee el BA.

Memoria mxima que acepta el matherboard, esto es una caracterstica de fabricacin propia de cada tipo de placa.

La relacin entre los dos ltimos valores varia con los modelos de cada parte. En los ltimos tiempos, la capacidad mxima de memoria que manejan las CPU comunes se encuentra muy lejos de los valores que se instalan en la prctica, con lo cual el mximo de memoria se encuentra dado por el matherboard. Esto no tiene por que ser as, no importa cual sea el factor limitante, debemos recordar al adquirir un computador que la posibilidad de crecimiento de la memoria tiene un limite y debemos tenerlo en cuenta, ya que de esto dependen las posibilidades futuras que nos brinda.