Estructura básica de un ordenador personal

0.2 Estructura básica de un ordenador personal

La estructura básica de un ordenador personal no se diferencia mucho de cualquier otro sistema microprocesado y, de algún modo, también es comparable con la de un ser humano; Ambas están basadas en un elemento que procesa y almacena datos (cerebro), y elementos de entrada/salida o periféricos que permiten la comunicación con el exterior, detectando y modificando su entorno (sentidos, manos, brazos, piernas, etc).

En la siguiente figura se representa la estructura básica de un ordenador personal estándar con los bloques más representativos:

stración 0-1 Diagrama de bloques de un ordenador personal.

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CPU (Unidad Central de Procesos): También denominada microprocesador. Como su nombre indica es la encargada de procesar todos los datos presentes en cualquier momento en el sistema, por lo que puede considerarse el elemento más importante y a su vez más complejo que conforma el ordenador personal. Podríamos dividirla en varios bloques:

o ALU (Unidad Aritmético Lógica): Es la realmente encargada de procesar los datos y realizar los cálculos oportunos, tanto aritméticos (multiplicaciones, divisiones, sumas y restas) como lógicos (desplazamientos de registros, operaciones boleanas como AND, OR, NOT). El juego de instrucciones de la CPU determina la potencia de cálculo de la ALU, que normalmente está muy limitada a operaciones sencillas. Las operaciones complicadas, como raíces cuadradas, logaritmos y operaciones con vectores, se realizan mediante programas o algoritmos, aunque hay módulos como los coprocesadores matemáticos que agilizan y mejoran sustancialmente la potencia de cálculo, incluyendo instrucciones que permiten trabajar con números en coma flotante (números con exponente) o con vectores.

• Actualmente, todos los microprocesadores incorporados en los ordenadores personales incluyen un coprocesador matemático. o Registros: Lo constituyen células de memoria muy pequeñas, normalmente de 8, 16, 32 y actualmente de 64 y 128 bits que almacenan de forma temporal los datos que son o van a ser procesador por la ALU. El número de registros y su tamaño son variables de un microprocesador a otro e influyen en gran medida en el juego de instrucciones implementado en el mismo.

• o Unidad de control: Como su nombre indica, se encarga del control y sincronización de todos los procesos internos del microprocesador y de la sincronización también con los elementos externos como memorias y dispositivos de entrada /salida.

• o Comunicaciones internas: En este bloque se consideran todas las líneas de unión o buses que unen los distintos bloques que constituyen el microprocesador. Este bloque podría incluirse en la unidad de control.

• o Buses externos o Buses del sistema: Al conjunto de líneas encaminadas a realizar una misma función se la denomina BUS. Los buses suelen nacer en el interior del microprocesador y se extienden por todo el sistema, hasta llegar a los dispositivos de entrada/salida y a los dispositivos de memoria, En un microprocesador se distinguen tres tipos de buses:

. Bus de datos: Conjunto de líneas encaminadas a transportar los datos por el sistema. En general, el número de líneas de un bus de datos viene determinado por el número de BITS de los registros de datos del microprocesador, de tal forma, si el microprocesador es de 32 bits, el bus de datos tiene 32 líneas.

. Bus de direcciones: Conjunto de líneas encaminadas a direccionar las distintas posiciones de memoria de los sistemas de almacenamiento, como la memoria RAM. El número de líneas de este bus depende de la memoria física máxima que puede direccionar. Por tanto, un microprocesador con un bus de direcciones de 32 bits podrá direccionar 232 direcciones de memoria.

. Bus de control: Prácticamente lo constituyen el resto de líneas que salen del microprocesador y que están encaminadas al control y sincronización de los buses de

datos y direcciones con los dispositivos de memoria y de entrada/salida. Este bus no suele representarse en los diagramas de bloques de los sistemas microprocesador.

Memoria Interna de almacenamiento: Lo constituyen los módulos de memoria conectada directamente al microprocesador y se denomina interna por encontrarse en el interior de la unidad central (U.C) o caja del ordenador, montada en la misma placa madre que el microprocesador. La memoria interna de almacenamiento puede contener tanto datos como código de programa y se divide, a grandes rasgos, en memoria RAM de lectura/escritura y Memoria ROM de sólo lectura. En la primera se almacenan los códigos de los programas en ejecución y sus datos temporales, de forma que al apagar el ordenador, toda esta información desaparece. En la segunda se suele cargar el FirmWare del sistema o programa de inicialización o arranque del sistema. En los PC se conoce como BIOS.

Memoria Externa de almacenamiento: La componen todos los dispositivos de almacenamiento de datos masivos como unidades de disco flexible y duro, CDROM y DVD, unidades de cinta magnética como los DAT y Streamer, etc.

Unidad de entrada/salida o interfaz de entrada/salida: Lo constituyen los circuitos electrónicos encargados de comunicar al microprocesador con los dispositivos de entrada/salida o periféricos. En los PC se denomina ChipSet.

Dispositivos de Entrada/salida o periféricos: Se considera así cualquier otro dispositivo conectado al ordenador encaminado a comunicar al microprocesador con el mundo exterior.

• o Entrada: Si el dispositivo o periférico sólo capta datos y los envía al microprocesador, se dice que el dispositivo es de entrada. Por ejemplo, el teclado, ratón o escáner.

• o Salida: Si el dispositivo o periférico sólo recibe los datos generados por el microprocesador, actuando sobre el entorno modificando alguna variable física o generando algún otro tipo de información determinada a interactuar con el mundo exterior, se dice que el dispositivo es de salida. Por ejemplo, una impresora o un monitor de televisión.

• o Entrada/Salida: Si el dispositivo admite información del microprocesador y también capta información del exterior y la envía al microprocesador, se dice que el dispositivo es de entrada/salida. Por ejemplo, una tarjeta de sonido que puede

tanto reproducir sonido (salida), como grabar sonidos (entrada). La mayoría de los dispositivos de almacenamiento masivo que admiten tanto la grabación como la lectura de datos, también podrían considerarse periféricos de entrada/salida, aunque suelen encasillarse como dispositivos de almacenamiento externo.

Ilustración 0-2 Ordenador personal y sus periféricos.

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