La unidad central de proceso (CPU) o simplemente procesador. Es el componente en una computadora digital que interpreta las instrucciones y procesa los datos contenidos en los programas de computadora. Los CPU proporcionan la característica fundamental de la computadora digital, la programabilidad, y son uno de los componentes necesarios encontrados en los ordenadores o computadores de cualquier tiempo, junto con el almacenamiento primario y las facilidades de entrada/salida. Es conocido como microprocesador el CPU que es manufacturado con circuitos integrados. Desde mediados de los años 1970, los microprocesadores de un solo chip han reemplazado casi totalmente todos los otros tipos de CPU, y hoy en día, el término "CPU" es aplicado usualmente a algún tipo de microprocesador.

La expresión "unidad central de proceso" es, en términos generales, una descripción de una cierta clase de máquinas de lógica que pueden ejecutar complejos programas de computadora. Esta amplia definición puede fácilmente ser aplicada a muchos de los primeros computadoras que existieron mucho antes que el término "CPU" estuviera en amplio uso. Sin embargo, el término sí mismo y su acrónimo han estado en uso en la industria del computadora por lo menos desde el principio de los años 1960 . La forma, el diseño y la implementación de los CPU ha cambiado dramáticamente desde los primeros ejemplos, pero su operación fundamental ha permanecido bastante similar.

Los primeros CPU fueron diseñados a la medida como parte de una computadora más grande, generalmente una computadora único en su especie. Sin embargo, este costoso método de diseñar los CPU a la medida, para una aplicación particular, ha desaparecido en gran parte y se ha sustituido por el desarrollo de clases de procesadores baratos y estandardizados adaptados para uno o muchos propósitos. Esta tendencia de estandarización comenzó generalmente en la era de los transistores discretos, ordenadores centrales, y microordenadores, y fue acelerada rápidamente con la popularización del circuito integrado (IC), éste ha permitido que sean diseñados y fabricados CPU más complejos en espacios pequeños (en la orden de milímetros). Tanto la miniaturización como la estandariización de los CPU han aumentado la presencia de estos dispositivos digitales en la vida moderna mucho más allá de las aplicaciones limitadas de máquinas de computación dedicadas. Los microprocesadores modernos aparecen en todo, desde automóviles, televisores, neveras, calculadoras, aviones, hasta teléfonos móviles o celulares, juguetes, entre otros.

COMPUTADOR

Definición: un computador (computadora u ordenador) es una máquina compuesta de elementos físicos, en su mayoría de origen electrónico capaz de realizar una gran variedad de trabajos a gran velocidad y con gran precisión, siempre que se le den las instrucciones adecuadas.

Definición: es una máquina capaz de efectuar una secuencia de operaciones mediante un programa, de tal manera, que se realice un procesamiento sobre un conjunto de datos de entrada, obteniéndose un conjunto de datos de salida.

El Computador

Organización Básica:Organización Básica:

Elemento Físico (Hardware)

Elemento Lógico (Software) Elemento Humano (Personal informático)

Sistema de Cómputo

Definición de Hardware

Palabra compuesta de : Hard (duro) y Ware (equipo) Constituye todo el equipo duro del computador, la parte tangible o perceptible.

Todos aquellos elementos que tienen entidad física forman parte del hardware, por ejemplo: componentes de la computadora, dispositivos externos (monitor, teclado, impresora, cables, soportes de información, etc.)

Esquema Básico del HW

Unidad Central de Procesos (CPU, Central Process Unit): es el corazón del Computador. Su principal misión consiste en coordinar y realizar todas las operaciones del sistema informático. Consta de:

Procesador: encargado del control y ejecución de las operaciones; esta formado por:

Unidad de Control (CU,Control Unit) : es la parte del procesador encargada de gobernar el resto de las unidades, además de interpretar y ejecutar las instrucciones controlando su secuencia.

Unidad Aritmético Lógica (ALU, Aritmetic logical Unit) : es la parte del procesador encargada de realizar todas las operaciones elementales de tipo aritmético y tipo lógico

Unidad Central de Procesos

Memoria Central:

También denominada memoria interna o principal (main memory).

Es el encargado de almacenar los programas y los datos de estos, necesarios para que el sistema informático realice un determinado trabajo.

Una característica importante es que es volátil, es decir, al cortar el flujo eléctrico se borra el contenido almacenado en ella

Memoria RAM (Random Access Memory), memoria de acceso aleatorio

Esquema Básico del HW

Memoria Auxiliar

Dispositivos de almacenamiento masivo de información

Su principal importancia radica en que permite almacenar información a lo largo del tiempo, recuperándola cuando se quiera y sin que se pierda aunque el dispositivo quede desconectado de la red eléctrica.

Ejemplos: Diskettes, Disco duro, Cintas magnéticas

Esquema Básico del HW

Elementos de Entrada

También llamados periféricos o unidades de entrada

Son los encargado de introducir los datos y los programas desde el exterior a la memoria central para su utilización.

Preparan la información para que el computador la entienda de forma correcta

Entre ellos se tiene: el teclado, el ratón, scanner, CR-ROM, lectoras de barra, etc.

Esquema Básico del HW

Elementos de Salida

Son aquellos dispositivos cuya misión es recoger y proporcionar al exterior los datos de salida o resultado de los procesos que se ejecutan

Entre ellos se tiene: Monitor, impresoras, etc.

Palabra compuesta de : Soft (suave) y Ware (equipo)

Constituye la parte imperceptible o intangible

Es la parte lógica que le da al equipo físico la capacidad de realizar cualquier tipo de trabajo.

Definición de Software

Programas de computadoras. Son las instrucciones responsables de que el hardware (la máquina) realice su tarea.

Software Básico (S.O)

Es el conjunto de programas que el equipo necesita para trabajar. Procesa tareas tan esenciales, aunque a menudo invisibles, como el mantenimiento de los archivos del disco y la administración de la pantalla.

Software de Aplicación: Conjunto de programas que han sido diseñados para que la computadorapueda desarrollar un trabajo.

Denominados, “Paquetes de Software”, permiten editar textos, guardar datos, o un programa con función específica como una aplicación de nómina o un programa de facturación

Esquema Básico del Sw

Cierta parte del software que las computadoras traen pregrabadas desde su fabricación y que puede estar en memoria de sólo lectura (ROM) o incorporada en su propia circuitería.

El programa más conocido de este tipo de software es el que entra en funcionamiento cuando se conecta una computadora y que permite el arranque de la misma. Arrancador o bootstrap (ROM-BIOS)

Definición de Firmware

Conjunto de personas que desarrollan las distintas funciones con el uso del computador.

Definición de Wetware

Esquema Básico del Elemento HumanoEsquema Básico del Elemento Humano

Personal Informático

De dirección

De análisis

De Programación

De explotación y operación

Conceptos Básicos¿Qué es una computadora?

Sistema computacional capaz de efectuar cuatro operaciones básicas:

Aceptar EntradasProducir SalidasProcesar DatosAlmacenar información

¿Qué es Hardware?Es el conjunto de todos los componentes físicos de la

computadora. Entre ellos, se pueden mencionar los dispositivos mecánicos, eléctricos o electrónicos; así como las unidades periféricas determinadas por teclados, impresoras, monitores, etc.

¿Qué es software?Es el conjunto de todos los componentes lógicos de un sistema de

computación que permiten que el hardware funcione.Se refiere a los programas que permiten utilizar la máquina en todos los

niveles de complejidad.

¿Qué es un algoritmo?Se refiere a secuencia mecánica de pasos utilizados para

resolver un problema.También se trata de una serie de instrucciones que se utilizan

para ejecutar una tarea.

Datos Es un hecho que puede ser recopilado y tiene un significado específico Son la materia prima de la cual se deriva la información

¿Qué es información? Señal transmitida entre la entrada y la salida de un sistema. Cuando los datos son recopilados y procesados se convierten en información

¿Qué es un programa? Es un conjunto de instrucciones que está escrito en un lenguaje de programación y sigue una secuencia lógica de pasos para resolver un problema dado. Las instrucciones son órdenes activas que le dicen al computador qué hacer.

¿Qué es un lenguaje de programación Cualquier lenguaje artificial que puede utilizarse para definir una secuencia de instrucciones para su procesamiento por parte de una computadora.

COMPONENTES DEL HARDWARE

Unidades de almacenamiento: Guardan permanentemente información y programas . Memoria principal: En ella se guardan datos y programas temporalmente en código binario, que son ejecutados por el CPU.La memoria se divide en unidades lógicas del mismo tamaño o celdas . La unidad más común es el byte (formado por 8 bits o dígitos binarios)El bit es la unidad mínima de información y puede estar en uno de dos estados

– 1, encendido, cargado ,verdadero, alto– 0 ,apagado, descargado, falso, bajo

Cada byte se asocia con una dirección única.El espacio de direccionamiento es el conjunto de todas lasdirecciones únicas al que un programa se puede referir. El tamaño dedicho espacio se calcula mediante la fórmula 2N, donde N se refiere alnúmero de bits que se utilizan para representar la dirección.

El tamaño de la memoria puede variar y se mide en término de unidades 1 kilobyte kB = 1024 B (210 bytes)1 mebabyte MB= 1024 kB (220 bytes)1 gigabyte GB= 1024 MB (230 bytes)

Celda10110101 10011100 00010011 11001000 00101001 01010011 10001111 ….

0 1 2 3 4 5 6 7

Cada celda tiene una dirección numérica que la identifica

Dirección

Tipos de Memoriaa) RAM(Random Access Memory)

Es volátil. Se pueden accesar y procesar los datos de las celdas con direcciones altas o bajas. Esta compuesta de chips compuestos de oxido metálico y silicio.

a) ROM(Read Only Memory) De Sólo Lectura. Es de tipo no volátil, su contenido se guarda y no puede variar.

b) Caché: Conserva una copia de porción de la memoria principal que es de interés en un momento dado.Memoria secundaria: Son las unidades que almacenan información de forma indefinida. Entre ellas disco duros, flexibles, magneto-ópticos y compactos.

Unidad Central de Proceso (CPU): Se ocupa del control y el proceso de datos en las computadoras. Su principal función es recuperar instrucciones de la memoria y ejecutarlas.Para ello dichas instrucciones deben decodificarse o interpretarse.

Sistema binario: Es la representación en base dos de unnúmero donde se asigna una cantidad o peso a cada bit

deacuerdo con su posición en el patrón.

Las cantidades se especifican de derecha a izquierda.

0 0 1 1 1 0 1 1 20 = 1 * 1 = 1

21= 2 * 1 = 2

22 = 4 * 0 = 0

23 = 8 * 1 = 8

24= 16 * 1 = 16

25 = 32 * 1 = 32

26 = 64 * 0 = 0

27 = 128 * 0 = 0

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Bit menos significativo (LSB)Bit más significativo (MSB)

+

Componentes del CPU

Unidad aritmético-lógica (ALU) que realiza cálculos y comparaciones, y toma decisiones lógicas. Formada por una serie de registros donde se almacena información temporalmente. Dichos registros contienen las entradas para los circuitos de la ALU y ofrecen un lugar para almacenar el resultado de las operaciones.Unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones.

• Puerto Permite la comunicación entre la CPU y sus dispositivos periféricos. Se encuentran en la parte trasera de la máquina. Se identifican por un número como las celdas de memoria. Se pueden distinguir según su uso y características en los siguientes:

• Paralelo: Se usa para conectar las impresoras.

• Serial: Estos puertos son utilizados para la conexión del mouse y el módem

El puerto reemplaza a la celda de memoria de manera que cuando la CPU escribe un patrón de bits en esa posición se transfiere al puerto.Los controladores se utilizan cuando se conectan varios dispositivos al computador por el mismo puerto. Se conectan a la memoria principal.

Dos formas de transferir patrones del computador a los periféricosComunicación en paralelo Todos los bits se transfieren al mismo tiempo cada uno por una línea individual

Comunicación en serieSe transmite un bit a la vez por la misma línea.

Estructura de BusLa computadora lo utiliza para transferir datos a los diferentes componentes Se compone de tres buses:

– Direcciones lo utiliza el CPU para enviar bits de dirección a la memoria– Datos se usa para transmitir información– Control

Unidad aritmético-lógica

Unidad de control

Unidad Central de Proceso Memoria principal

Reg

istr

osBus

Entrada

Salida

Memoria Principal CPUBus de

ENTRADA/SALIDA

Estructura de dos buses

Bus deMemoria

OPERACIÓN BÁSICA DE UNA COMPUTADORA

• El formato de una instrucción típica se puede ver así:• ADDW3 location1,location2,result• Esta instrucción suma el contenido de las palabras en las direcciones denominadas

location1 y location2 y almacena el resultado en la dirección result.• Para ejecutar la instrucción anterior se efectúan los siguientes pasos:• Se transfiere la instrucción de la memoria al CPU.• La ubicación de la instrucción en ejecución se conserva en un registro de la

CPU llamado contador de instrucciones (IC), • La instrucción que se obtiene se guarda en un registro especial denominado

registro de instrucciones ( IR)• La unidad de control decodifica la instrucción y la reconoce como una suma

compuesta de tres operandos.• La ALU lleva a cabo la operación• Una vez ejecutada, se actualiza el contador del programa y se busca la

siguiente instrucción a procesar.

– Hay dos registros importantes durante este proceso:• El Registro de Direccionamiento de Memoria (MAR) y el registro de datos en Memoria (MDR).• EL MAR se utiliza para guardar la dirección de la ubicación hacia la cual o desde la cual se van a

transferir los datos.• El MDR contiene los datos a ser escritos o leídos desde dicha ubicación.

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