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INTRODUCCION
El principio de la historia de la informática y la computación se
marca con la aparición del microprocesador. A partir del año de
1971, se ha ido arrastrando la misma idea de procesar datos. La
arquitectura de un procesador consta de elementos (registros) que
interactúan entre si, a través de ellos, en conjunto, crean un
numero finito de combinaciones, combinaciones que se reflejan en
resultados; procesamiento de datos. Ya sea en una aplicación,
método, formula o interfaz, los métodos aritméticos para llegar a
estos resultados, se resumen en la siguiente investigación. Este
trabajo pretende describir de manera precisa y certera, lo
referente al sistema operativo, que es el procesador sus partes,
funciones, tareas que ejecuta y como resuelve los algoritmos el
procesador.
¿Qué es un procesador?
El procesador, también conocido como CPU o micro, es el cerebro del PC. Es por lo tanto el
encargado tanto de ejecutar las aplicaciones como de responder al uso que hagas de los
periféricos de entrada como teclado o ratón.
Físicamente, el procesador no es más que un chip, es decir una pastilla de silicio, el cual tiene
unas pequeñas patitas de cobre que lo conectan directamente al socket o conector que se
encuentra sobre la placa base.
Es en la placa base, también conocida como placa madre, donde gracias a los circuitos que se
encuentran sobre ella, el famoso chipset, donde se conecta con todos las partes de tu equipo
como la memoria RAM, la tarjeta gráfica, o el disco duro.
Hasta la aparición de las tarjetas gráficas, con función de aceleración 3d, que descargan a
este de realizar ciertas tareas, no existía otro elemento que fuera capaz de realizar
operaciones.
El micro es quizás el elemento de tu computadora que más ha avanzado a lo largo de los años.
Gracias a la mejora en las tecnologías de fabricación, ha sido cada vez más sencillo introducir
nuevas funcionalidades en estos elementos. Prácticamente, cada 2 años, los fabricantes han
conseguido reducir el tamaño de los transistores a la mitad. Estos, son los bloques esenciales
que componen los micros. Si reducimos el tamaño podemos incluir un mayor número de ellos en
la misma área pudiendo duplicar los bloques que integramos.
El camino está bien marcado, al final tendremos socs en lugar de micros que incorporaran todos
los elementos de la placa base en un pequeño chip. Los fabricantes, ven cada vez más
oportunidades en el mercado móvil, donde los aparatos son más pequeños y necesitan menos
potencia para funcionar.
¿Cómo funciona de forma interna un procesador?
Un procesador es un dispositivo muy complejo pero su funcionamiento se puede
dividir en las siguientes etapas:
Se lee una instrucción de memoria. Dependiendo del tipo de instrucciones
estas pueden necesitar de ciertos datos para ejecutarse. En un PC actual el
conjunto de instrucciones es de miles diferentes.
Se buscan los datos necesarios. Se leen de memoria o se buscan donde estén.
Es muy importante que el flujo tanto de datos como de instrucciones sea lo
más fluido posible.
Se realiza la operación. Una vez que se tiene todo se ejecuta la operación.
Esta puede necesitar del trabajo de varios bloques dentro del procesador. Es
muy común que este sea capaz de incluso realizar varias de estas al mismo
tiempo.
Se pasa a la siguiente instrucción. Que no tiene por que ser siempre la
siguiente en memoria. Existen algunas que pueden ir a otras partes del
programa o repetir ciertas instrucciones hasta que se cumpla una condición.
Por ejemplo esperar hasta que se pulse una tecla.
Serán los ingenieros, al definir la arquitectura, los encargados de hacer que
esto se haga todo de la manera más eficiente posible tanto en velocidad como
en consumo.
Partes principales de un procesador
Partes lógicas
La Unidad Central de Procesamiento (CPU) es el cerebro del ordenador. Su función es ejecutar
programas almacenados en la memoria RAM tomando sus instrucciones, examinándolas y luego
ejecutándolas una tras otra. La CPU se compone de varias partes:



Unidad de Control: Es la encargada de activar o desactivar los diversos componentes
del microprocesador en función de la instrucción que el microprocesador esté
ejecutando y en función también de la etapa de dicha instrucción que se esté
ejecutando. La unidad de control (UC) interpreta y ejecuta las instrucciones
almacenadas en la memoria principal y genera las señales de control necesarias para
ejecutarlas.
Unidad Aritmética y Lógica: Es la que se encargará de realizar todas las operaciones
que transforman los datos, en especial operaciones matemáticas como la suma y la
resta y tomar decisiones lógicas. El coprocesador matemático: o, más correctamente,
la FPU (Floating Point Unit, Unidad de coma Flotante).
Los registros: El procesador necesita para su funcionamiento de ciertas áreas de
almacenamiento de forma temporal, durante la ejecución de las instrucciones, que aquí
se llaman registros, y que son de dimensiones mínimas; sin embargo, tienen la ventaja
de ser extremadamente rápidos. Comparados con los accesos a RAM, los de registro
son como mínimo 10 veces más veloces.
Grafico de las partes lógicas del procesador
El Procesador en términos generales es el cerebro de un computador, cuyas partes básicas son:
el contador de programa, el decodificador de instrucciones, los registros y la unidad aritmética
y lógica. En la figura se indica la disposición de tales partes.
Todos los datos (las instrucciones y los datos) son leídos por la CPU a través de los registros.
Las instrucciones (el código del programa) son leídas en un registro llamado Instruction
Register y luego son decodificadas mediante un decodificador, que interpreta el tipo de
instrucción. Dependiendo de la instrucción, se leen a continuación los datos a procesar, los
cuales se almacenan en un registro llamado Acumulador o "Registro de Trabajo" que se
encuentra directamente relacionado con la Unidad Aritmética y Lógica (ALU). Los resultados
de la ALU son almacenados nuevamente en el Acumulador, donde pueden ser enviados a una
posición de memoria RAM o a un dispositivo de E/S (disco duro, disco óptico, etc).
Partes físicas

El encapsulado: Es lo que rodea a la oblea de silicio en sí, para darle consistencia,
impedir su deterioro (ejemplo por oxidación) y permitir un enlace con los conectores
externos que lo acoplarán a su zócalo o a la placa base.
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
Zócalo: Es el lugar en donde se inserta el procesador, efectuando una conexión entre
él y el resto del equipo. Cada familia de microprocesadores necesita un zócalo distinto,
por diferencias físicas entre marcas. Aparte del zócalo, el procesador también
necesita un tipo determinado de placa “base o madre” acorde a sus características.
Chipset: El "chipset" (conjunto de circuitos integrados) es el conjunto (set) de chips
que se encarga de controlar determinadas funciones del ordenador, como la forma en
que trabajará el microprocesador con la memoria o la caché, o el control de puertos
PCI, AGP, USB...
Memoria Caché: Es la parte en donde se almacenan datos que se usan muy
frecuentemente, con el motivo de evitar el tener que pedirlos constantemente a la
memoria principal, acelerando el acceso a otros dispositivos externos de
almacenamiento, reduciendo así el tiempo de espera. Esta memoria se comunica
directamente con la memoria principal, evitando el bus general, así es más rápida. Bus
de datos: En este punto en el que el procesador lee/escribe datos en la memoria
principal, y en los dispositivos entrada/salida.
Ventilador: Se encarga de refrigerar al procesador, ya que al contener millones de
dispositivos activos “transistores” que producen una temperatura muy alta. Se instala
justo encima del procesador, actualmente hay otros tipos de refrigeración en las
gamas estilo modding, por ejemplo: la refrigeración líquida.
EJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES EN EL PROCESADOR PASO POR PASO
Una unidad procesadora o microprocesador, es aquella parte de un sistema digital, que
configura las operaciones en el sistema. Está compuesta por un número de registros y
defunciones digitales que conforman microperaciones aritméticas, lógicas, de desplazamiento y
trasferencia. El número de registros de una unidad procesadora varía desde un registro
procesador hasta 64 registros o más. La función digital que configura las microperaciones con
la información almacenada en los registros del procesador se llama Unidad Aritmética Lógica
(ALU). Por definición, la ALU es un circuito combi nacional; de manera que toda la operación de
transferencia entre registros, pueden realizarse durante el intervalo de un pulso de reloj. Este
sistema digital trabaja en términos de funciones tales como, sumadores, decodificadores y
registros, en estos últimos, se realizan la función aritmética más simple. Los registros se
dividen en 3 grupos; registros de uso general, registros de segmento y registros de puntero.
En los registros de uso general, encontramos a los registros básicos que cumplen cola tarea de
sumar, AX, BX, CX y DX. En algunos procesadores aparecen más registros, pero son la versión
“high” y “low” de cada uno.
AX, acumulador:
Conserva el resultado temporal después de una operación aritmética o lógica.
BX, base:
Conserva la dirección base (desplazamiento) de los datos que hay en la memoria, e indica hacia
dónde se va a guardar el registro de datos. Aunque los registros apuntadores e índices son
también de uso general, se utilizan mas a menudo para apuntar a la localidad de la memoria que
contiene los datos del operando de muchas instrucciones. Los registros apuntadores e índices
incluyen al apuntador de pila, el apuntador de base, el índice de fuente, el índice destino y el
apuntador de instrucciones. Cada uno está diseñado para ciertas funciones, y el que está
adaptado para la función matemática de la suma es el apuntador débase.
CX, contador:
Contiene el conteo de ciertas instrucciones, y el número de bytes para las operaciones
repetidas de cadena.
DX, datos:
Contiene la parte más significativa de un producto después de una multiplicación de16 o 32
bits, es en esencia el mismo dato.
Entre estos registros, existe una transferencia de datos, esta transferencia se conoce como
proceso. Su lógica de transferencia de registros usa un conjunto de expresiones y
afirmaciones, las cuales tienen una similitud con las afirmaciones usadas en los lenguajes de
programación. Los componentes básicos de este método son aquellos que describen un sistema
digital apartir del nivel operacional. La operación de un sistema digital radica en: 1.
El conjunto de registros en el sistema y sus funciones.2.
La información en código binario almacenada en los registros.3.
Las operaciones realizadas a partir de la información almacenada en los registros.4.
Las funciones de control, que inician la secuencia de las operaciones Estos cuatro componentes
forman la base del método de lógica de transferencia éntrelos registros, esto describe el
funcionamiento de un sistema digital. Para realizar una operación, el control canaliza la fuente
de información de los registros hastalas entradas del ALU. El ALU recibe la información de los
registros y realiza una operación dada de la manera especificada por el control. El resultado de
la operación se transfiere al registro de destino. Una operación puede ser configurada en una
unidad de proceso con una operación sencilla o con una secuencia de microperaciones. Por
ejemplo, la multiplicación de dos números binarios almacenados en dos registros puede ser
configurada con un circuito combinacional que realiza la operación por medio de compuertas.
Tan pronto como las señales eléctricas se propagan a través de las compuertas, el producto
estará disponible y puede ser transferido a un registro de destino con un pulso de reloj
sencillo. Alternativamente, la operación de multiplicación puede realizarse con una secuencia de
microperaciones de suma y desplazamiento. De esta manera, el procesador necesita tener
solamente circuitos que configuren las microperaciones básicas simples tales como sumar y
desplazar, con este método a grandes velocidades de reloj, se obtiene la multiplicación con una
sucesión finita de sumas. La resta como la suma de un número negativo, y la división como una
función en la que interactúa
A continuación explicaremos como se realiza la simple operación de R2+R3 y almacenar el valor
en la variable R1.R1
R2 + R3El control debe suministrar variables de selección binarias a las siguientes entradas de
selección:
1.
Selector
MUX A
: coloca el contenido de
R2
En el
Bus A
2.
Selector
MUX B
: coloca el contenido de
R3
En el
Bus B
3.
Selector de función ALU: genera la operación aritmética A+B
4.
Selector de desplazamiento: para la transferencia directa de la salida del ALU al bus de salida
S (ningún desplazamiento).
5.
Selector de destino del decodificador: transfiere el contenido del
Bus S
A
R1
Las variables selectivas de control deben ser generadas simultáneamente y deben estar
disponibles durante un intervalo de pulso de reloj común. La información binaria de los dos
registros fuente se propaga a través de las compuertas combi nacionales en los multiplexores
(MUX), el ALU y el registro de desplazamiento hasta el bus de salida y a las entradas del
registro de destino durante un intervalo de pulso de reloj, la información binaria en el bus de
salida se transfiere al R1 cuando se presenta el siguiente pulso de reloj.
R1R2R3MUX
MUXUNIDAD
ARITMETICALOGICA
(ALU)
REGISTRO
DEDESPLAZAMIENTO
Entrada de datos Bus S Salida de datos Selector Selector ASelector de funciónSelector
dedesplazamientoSelector dedestino
DECODIFICADO
Bus A Bus B
Una dirección de segmento y una dirección de desplazamiento, generan una direcciónen la
memoria en el modo real. Todas las direcciones en la memoria en modo real consisten deun
segmento y un desplazamiento. El segmento ubicado en uno de los registros de
segmento,define la dirección inicial de cualquier segmento de memoria. La dirección de
desplazamientoselecciona una localidad dentro del segmento de memoria.La dirección del
desplazamiento se suma a la del segmento para ubicar una direcciónen el segmento. El registro
de segmento de código define el principio de un segmento decódigo y el apuntador de
instrucciones apunta a la siguiente instrucción dentro del segmentode código a ejecutar por el
microprocesador.La suma puede llegar a ser muy compleja. Dependiendo de su aplicación, la
sumapuede evaluarse a partir de una suma de registros, una suma inmediata, una suma
dememoria a registro, una suma de arreglos, una suma de incrementos o una suma con acarreo.
8
Conclusión
El modelo clásico en el que se resuelven las operaciones en el microprocesador,sigue estando a
la espera de algoritmos mejores que aprovechen al máximo un pulsode reloj.De la suma
dependen 4 factores; uno de ellos, lleva el conteo de las veces quese va a sumar, otro, acumula
el resultado que va generando el contador, un registromás indica la parte de la memoria en
donde se almacenará dicho resultado, y elregistro clave, que contiene el dato que se procesa
para después convertirse enresultado.Dentro de la programación y del campo de estudio de un
ingeniero en sistemas,es importante conocer este modelo, pues aquí se basa la arquitectura
deprogramación, lenguajes y compiladores.La programación ambigua se está generando con el
uso de lenguajes visuales, sinos detenemos a conocer sobre estos conceptos, talvez se pudiera
evitar el exceso deerrores en los algoritmos y sentencias de ejecución.
Funcion Y Caracteristicas De Los Sistemas Operativos
Funciones de los sistemas operativos
Aceptar todos los trabajos y conservarlos hasta su finalización.
Interpretación de comandos: Interpreta los comandos que permiten al usuario
comunicarse con el ordenador.
Control de recursos: Coordina y manipula el hardware de la computadora, como la
memoria, las impresoras, las unidades de disco, el teclado o el Mouse.
Manejo de dispositivos de E/S: Organiza los archivos en diversos dispositivos de
almacenamiento, como discos flexibles, discos duros, discos compactos o cintas
magnéticas.
Manejo de errores: Gestiona los errores de hardware y la pérdida de datos.
Secuencia de tareas: El sistema operativo debe administrar la manera en que se
reparten los procesos. Definir el orden. (Quien va primero y quien después).
Protección: Evitar que las acciones de un usuario afecten el trabajo que esta
realizando otro usuario.
Multiacceso: Un usuario se puede conectar a otra máquina sin tener que estar cerca
de ella.
Contabilidad de recursos: establece el costoque se le cobra a un usuario por utilizar
determinados recursos.
Características de los sistemas operativos.
En general, se puede decir que un Sistema Operativo tiene las siguientes
características:
• Conveniencia. Un Sistema Operativo hace más conveniente el uso de una
computadora.
• Eficiencia. Un Sistema Operativo permite que los recursos de la computadora se
usen de la manera más eficiente posible.
• Habilidad para evolucionar. Un Sistema Operativo deberá construirse de manera que
permita el desarrollo, prueba o introducción efectiva de nuevas funciones del sistema
sin interferir con el servicio.
• Encargado de administrar el hardware. El Sistema Operativo se encarga de manejar
de una mejor manera los recursos de la computadora en cuanto a hardware se refiere,
esto es, asignar a cada proceso una parte del procesador para poder compartir los
recursos.
Las tareas que generalmente realiza un Sistema Operativo son las
siguientes:
-Realizar el interfaz sistema-usuario.
-Compartir los recursos de Hardware entre los usuarios.
-Permitir a los usuarios compartir sus datos entre ellos.
-Prevenir que las actividades de un usuario no interfieran en las de los demás usuarios.
-Calendarizar los recursos de los usuarios.
-Facilitar el acceso a los dispositivos de E/S.
-Recuperarse de fallas o errores.
-Llevar el control sobre el uso de los recursos.
-Entre otras.
Un sistema operativo está formado por varios programas que en conjunto presentan al
usuario una vista integrada del sistema, los componentes principales de un sistema
operativo son los siguientes módulos:
-Manejo de procesos.
-Manejo de E/S.
-Manejo de Memoria.
-Manejo del Sistema de Archivos.
El sistema operativo indica a la computadora la manera de utilizar otros programas de
software y administra todo el hardware, tanto el interno como el externo, que está instalado
en la computadora.
Los sistemas operativos pueden ser basados en caracteres o gráficos. Un sistema operativo
basado en caracteres, tal como MS-DOS, le permite escribir comandos en un indicador para
controlar la computadora. Un interfaz gráfico del usuario, o GUI, le permite enviar
comandos a la computadora al hacer clic en iconos o al seleccionar elementos en los menús.
Windows 95 cuenta con un GUI.
La mayoría de los sistemas operativos pueden manejar programas de 16 ó 32 bits, o ambos.
Microsoft Windows 3.x ejecuta únicamente los programas de 16 bits; Windows 95 de
Microsoft puede ejecutar ambos programas de 16 ó 32 bits.
Conclusión
El modelo clásico en el que se resuelven las operaciones en el
microprocesador,sigue estando a la espera de algoritmos mejores que
aprovechen al máximo un pulsode reloj.De la suma dependen 4 factores; uno de
ellos, lleva el conteo de las veces quese va a sumar, otro, acumula el resultado
que va generando el contador, un registromás indica la parte de la memoria en
donde se almacenará dicho resultado, y elregistro clave, que contiene el dato
que se procesa para después convertirse enresultado.Dentro de la
programación y del campo de estudio de un ingeniero en sistemas,es importante
conocer este modelo, pues aquí se basa la arquitectura deprogramación,
lenguajes y compiladores.La programación ambigua se está generando con el
uso de lenguajes visuales, sinos detenemos a conocer sobre estos conceptos,
talvez se pudiera evitar el exceso deerrores en los algoritmos y sentencias de
ejecución.
Bibliografía
http://1.bp.blogspot.com/_AVc_Ro9D3Vw/STTKrNz6kCI/AAAAAAAACXE/J
MhL8GFzBuA/s400/intel-procesador-i7.jpg\
http://equiposmicroinformaticos.wikispaces.com/Partes+principales+de+un+pro
cesador
http://www.euram.com.ni/pverdes/verdes_informatica/informatica_al_dia/qu
e_es_un_so_144.htm