Unidad I – Funcionamiento del computador Unidad central de procesamiento La unidad central de procesamiento o CPU (por el acrónimo en inglés de central processing unit), o simplemente el procesador o microprocesador, es el componente del computador y otros dispositivos programables, que interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Los CPU proporcionan la característica fundamental de la computadora digital (la programabilidad) y son uno de los componentes necesarios encontrados en las computadoras de cualquier tiempo, junto con el almacenamiento primario y los dispositivos de entrada/salida. Cada CPU tiene dos partes fundamentales: Unidad de control y la unidad aritmético-lógica. Unidad I – Funcionamiento del Computador Página 1 Unidad de control Es el elemento que se encarga de sincronizar las acciones que realiza cada una de las unidades funcionales de un computador. Las funciones de la unidad de control son básicamente dos. Interpretación de las instrucciones: La unidad de control debe ser capaz de decodificar los códigos de operación y los modos de direccionamiento de las instrucciones y actuar de forma diferente para cada uno de ellos. Secuenciamiento de las operaciones: La unidad de control se encarga de la temporización de las distintas operaciones necesarias para la ejecución de cada instrucción. También debe controlar el secuenciamiento de las instrucciones en función de la evolución del registro contador de programa. Unidad aritmética-lógica En computación, la unidad aritmético lógica, también conocida como ALU (siglas en inglés de arithmetic logic unit), es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre dos números. Memoria RAM Es el dispositivo de almacenamiento principal en tiempo real donde se guardan los datos y programas mientras se están utilizando. La RAM consiste de chips, ya sea en la Tarjeta Madre o en un pequeño tablero de circuitos conectados a ésta. La CPU contiene las instrucciones básicas necesarias para operar la computadora, pero no tiene capacidad suficiente para almacenar programas enteros o conjuntos grandes de datos de manera permanente, por tanto, se apoya en la RAM para esta importante función de almacenar y recuperar datos con gran rapidez. La Memoria RAM es de acceso aleatorio y de naturaleza volátil ya que pierde su contenido cuando se apaga la computadora. Unidad I – Funcionamiento del Computador Página 2 Clasificación de las computadoras La Supercomputadora Es el más poderoso y más rápido, claro que también mucho más caro. Fue desarrollado en 1980. Se utiliza para procesar gran cantidad de datos y para resolver problemas científicos complejos. Es capaz de realizar más de un trillón de cálculos por segundo. En un solo supercomputador miles de usuarios pueden estar conectados al mismo tiempo y la supercomputadora maneja el trabajo de cada usuario por separado. La Supercomputadora se utilizan principalmente para: Pronóstico del tiempo. Investigación sobre la energía nuclear. Diseño de Aviones. Diseño de Automóviles. La banca en línea. Para controlar las unidades industriales Sus principales características son: Vel. de Proceso Usuario a la vez Tamaño Facilidad de uso Clientes usuales Penetración social Impacto social Parque instalado Costo Miles de millones de instrucciones de punto flotante por segundo. Hasta miles, en entorno de redes amplias. Requieren instalaciones especiales y aire acondicionado industrial. Solo para especialistas. Grandes centros de investigación. Prácticamente nula. Casi nulo. Menos de un millar en todo el mundo. Hasta decenas de millones cada una. Macrocomputadoras o Mainframes Las macrocomputadoras son también conocidas como mainframes. Los mainframes son sistemas grandes, rápidos y caros con capacidad de controlar cientos de usuarios en forma simultánea, así como manejar cientos de dispositivos de entrada y salida. Los mainframes son más poderosos que las supercomputadoras porque soportan más programas simultáneamente. Sin embargo las supercomputadoras pueden ejecutar un sólo programa más rápido que un mainframe. Unidad I – Funcionamiento del Computador Página 3 En el pasado, los Mainframes ocupaban cuartos completos o hasta pisos enteros de algún edificio, hoy en día, un Mainframe es parecido a una hilera de archiveros en algún cuarto con piso falso, esto es para ocultar los cientos de cables de los periféricos, y su temperatura tiene que estar controlada. Sus principales características son: Vel. de proceso Usuario a la vez Tamaño Facilidad de uso Clientes usuales Penetración social Impacto social Parque instalado Costo Cientos de millones de instrucciones por segundo o más. Centenares o miles. Requieren instalaciones especiales y aire acondicionado. Para especialistas. Grandes corporaciones y gobiernos. Baja. Muy alto, aunque pasa inadvertido, la sociedad industrial moderna no puede funcionar sin ellas. Miles en todo el mundo. Centenares de miles de dólares o más. Minicomputadoras Las Minicomputadoras son mucho más pequeñas que las macrocomputadoras y también son mucho menos costosos. El costo de estos equipos puede variar desde unos pocos miles de dólares a varios cientos de miles de dólares. Estos poseen la mayoría de las características encontradas en las macrocomputadoras, pero a una escala más limitada. Pueden almacenar una enorme cantidad de información, pero de nuevo no suele ser tanto como el mainframe. Empresas medianas y pequeñas suelen utilizar estos equipos. Sus principales características son: Vel. de proceso Usuario a la vez Tamaño Facilidad de usos Clientes usuales Penetración social Impacto social Parque instalado Costo Cientos de millones de instrucciones por segundo. Hasta decenas, o cientos cuando se usan en red. Reducido; no siempre necesitan instalaciones especiales. Para especialistas. Universidades, empresas medianas. Suelen funcionar como servidores de redes. Baja. Reducido, aunque amplio en los entornos de las redes. Cientos de miles. Decenas de miles de dólares. Unidad I – Funcionamiento del Computador Página 4 Microcomputadoras Las microcomputadoras son también conocidas como computadoras personales o simplemente PC. El Microprocesador se utiliza en este tipo de equipo. Estos son muy pequeños en tamaño y costo. Las Microcomputadoras se dividen en las siguientes categorías. 1. Laptop o computadora portátil 2. Estación de Trabajo ( tiene las mismas características de una PC pero con la capacidad de procesamiento de una minicomputadora) 3. Computadora de Red (se utilizan como terminales inteligentes) 4. Computadora de mano (hand held) ejemplos: PDA, PALM, teléfonos celulares, etc. Sus principales características son: Vel. de proceso Usuario a la vez Tamaño Facilidad de uso Clientes usuales Penetración social Impacto social Parque instalado Costo Decenas de millones de instrucciones por segundo. Uno (Por eso se llaman Personales). Pequeño, o portatiles. Supuestamente fáciles de usar. Pequeñas empresas, oficinas, escuelas, individuos. Mediana. Alto, en los países industrializados. Cientos de millones en el mundo. Pocos miles de dólares. Unidad I – Funcionamiento del Computador Página 5