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ESTRUCTURA DE UNA
COMPUTADORA
Para desarrollar este capítulo, dedicado al estudio de una estructura de
una computadora, es necesario realizar un proceso de abstracción con el fin de
evitar ciertos detalles (de tipo electrónico) que no son objeto de estudio en este
texto ni se adaptan al perfil de los lectores y alumnos a quienes va dirigido. De
esta manera, podemos desarrollar la estructura sin necesidad de apoyarnos en
conocimientos previos.
En primer lugar, se retoma el esquema de la estructura funcional de una
computadora, que fue establecido en el primer capítulo, y sobre el cual iremos
describiendo las funciones y características de cada una de las unidades.
Seguidamente, se justifican las necesidades de almacenamiento de
datos y programas de una computadora, para lo cual se analizan las diferentes
características de las memorias y se establece un esquema jerárquico de las
mismas. Todo esto presenta una panorámica general que incluye una breve
descripción de cada una de ellas (tiempos de acceso, capacidades, etc.), para
que se conozca la importancia de las memorias y su utilidad.1
A continuación, se describen las funciones de la unidad de control el
órgano que permite la ejecución de un programa. Asimismo, se presentan, sin
entrar en demasiados detalles, las funciones de la unidad aritmética -lógica.
Finalmente, se muestra una visi6n dinámica de la computadora,
presentando de forma integrada cómo se van desarrollando internamente las
instrucciones. Para ello, se parte de un esquema funcional simple (unidad
1 Se ha considerado más adecuado analizar con más detalle la memoria masiva o auxiliar en el tema siguiente, dedicado a los periféricos de un ordenador.
central: la entrada, un teclado, y la salida, una impresora) y de supuesto
repertorio (muy limitado) de instrucciones. Se construye un programa sencillo
que permita comprender como la unidad de control copia y ejecuta
secuencialmente las instrucciones de que se compone el programa, así como
las funciones que van realizando las unidades funcionales conforme se va
ejecutando dicho programa.
3.1 CONEXIÓN ENTRE LAS UNIDADES DE UNA COMPUTADORA
Las unidades que forman la computadora central (memoria, unidad de
control y unidad aritmético – lógico) se encuentra alojadas en lo que se
denomina placa base. A través de ella, se ponen en contacto las distintas
partes de un ordenador. Dependiendo de su diseño, nos encontramos con
distintas arquitecturas (ISA MicroChanel, EISA, Local bus).
La conexión entre los eleven de una computadora se realiza a través de
bases (conjunto de hilos que proporcionan un camino para el flujo de datos
entre los distintos elementos y que transmiten simultáneamente información en
paralelo). Los buses que interconectan las distintas unidades funcionales de
un ordenador pueden ser de tres tipos:
Bus de datos: Transporta los datos de que transfieren entre unidades.
Suele ser bidireccional, es decir, los mismos hilos se utilizan para
transmitir información hacia adentro o hacia fuera de una unidad, pero
siempre en instantes diferentes. Conviene matizar la diferencia entre el
bus de datos interno y el bus de datos externo.
Bus de datos interno: Se utiliza para transferir datos
elementos de la computadora central (CPU + memoria
principal).
Bus de datos externo: Se puede considerar como una
prolongación del bus de datos interno. Pone en
comunicación el procesador con el resto de las unidades
(periféricos).
Bus de direcciones: Transporta la dirección de la posición de memoria o
del periférico que interviene en el tráfico de información (de dónde
procede el dato o a dónde se dirige). Permite la comunicación entre el
procesador y las celdas de la memoria RAM. Cuando el procesador
quiere leer el contenido de una celda de memoria, envía por el bus de
direcciones la dirección de la celda que quiere leer, recibiendo a través
del bus de datos el contenido de la misma. El tamaño de este bus
define la cantidad de memoria RAM que la CPU puede gestionar (con 10
bits se pueden direccional 210 Bytes = 1.024 Bytes = 1KBytes: con 16
bist =216 Bytes= 65.536 Bytes = 65 KBytes: con 32 bits = 4.294.967.296=
4GBytes).
Bus de control: Contiene hilos que transporta las señales de control y las
señales de estado, indicando la dirección de la transferencia de datos,
controlando la temporización de eventos durante la transferencia
transmitiendo las señales de interrupción, etc.
3.2 MEMORIA
3.2.1 Tipos de Memoria
La memoria es la unidad donde se almacena tanto los datos como las
instrucciones. Existen dos tipos básicos de memoria, diferenciados
principalmente por su velocidad:
Memoria principal, central o interna: Es la que actúa a mayor
velocidad, estando ligada directamente a las unidades más rápidas
de la computadora. Para que un programa un programa pueda ser
ejecutado, debe estar almacenado en la memoria principal. Está
formada por multitud de celdas o posiciones (palabras de memoria)
de un determinado número de bits y numeradas de forma
consecutiva la numeración de las celdas se le denomina dirección de
memoria y mediante esta dirección se puede acceder de forma
directa a cualquiera de ellas, independientemente de su posición; por
ello, Sé dice que la memoria principal es una memoria de acceso
directo o memoria accesible por dirección.
Memoria masiva auxiliar, secundaria o externa: Trata de solventar las
deficiencias dé la memoria principal en cuanto a volatilidad y
pequeña capacidad de esta última. Aunque la memoria interna es
muy rápida. No tiene gran capacidad para almacenar información.
Para guardar información de forma masiva. Se utiliza la memorias
auxiliar (discos magnéticos, cintas magnéticas, discos ópticos, etc).
Además, la información almacenada en memoria secundaria
permanece indefinidamente hasta que el usuario expresamente la
borre. Otra ventaja de este tipo de memoria es el precio. En la
memoria externa el coste por bit es notablemente inferior que en la
memoria interna.
En este capítulo nos centraremos en el estudio de la memoria
principal dejando para el capítulo siguiente el tratamiento de la
memoria masiva.
La memoria ROM está formada por dos tipos de memoria:
La memoria ROM (Read Only Memory – Moria de solo lectura): En la
que sólo se permite leer y es permanente, es decir, al desconectar el
ordenador, la información no se pierde. Algunos chips de ROM tiene
su contenido grabado permanentemente desde el momento en que
se fabricaron. Otros están inicialmente en blanco y pueden grabarse
con el equipo apropiado. Estás son las memorias programables de
sólo lectura o PROM (Programmble, Read Only Memory). Algunas
PRON pueden borrarse para programase de nuevo empleando el
equipo apropiado para este propósito. Éstas son las memorias
programables de sólo lectura que pueden borrarse o EPROM
( Erasable Programmable Read Obly Memory). En cualquiera de
estos casos los chips de ROM. Una vez instalados en un ordenador,
sólo pueden leerse. Las instrucciones y los datos de la ROM
permanecen allí una vez que se apaga el ordenador. Cualquier
intento de escribir en la R0M no causa ningún efecto, excepto
provocar un error que será detectado por el sistema operativo.
La memoria RAM (Random Access Memory – Memoria de acceso
aleatorio): En la que se puede leer y escribir. Esta memoria es volátil
al desconectar el ordenador la información almacenada en la RAM
desaparece. de forma que al volver a conectar la maquina, la zona de
memoria RAM se encuentra vacía. Se emplean dos tipos de chips
para la RAM: chips de RAM estática (SRAM), que retiene datos
mientras se suministre corriente. y chips de RAM dinámica (DRAM).
en la que los datos desaparecen lentamente y es necesario
refrescados periódicamente. En este último caso, los refrescos de
memoria se consiguen leyendo los datos y volviendo a escribirlos en
la misma posición. Todas las posiciones de memoria se van
refrescando de fom1a cíclica mientras el ordenador permanezca
encendido. Las SRAM son más rápidas, pero de menor capacidad
que las DRAM.
Un factor importante para medir la potencia de la memoria es la
velocidad de respuesta. Se tienen tres parámetros relacionados con la
velocidad:
Tiempo de acceso. (; Es el tiempo máximo que se tarda en leer o escribir
el contenido de una posición de memoria.
Tiempo de ciclo: Es el tiempo mínimo entre dos lecturas consecutivas.
Ancho de Banda, AB: Es el número de palabras que se transfieren entre
memoria y CPU por unidad de tiempo: AB= 1/tc
3.2.2 Esquema general de una unidad de memoria
La principal función de la unidad de memoria consiste en gestionar los
procesos que se encargan de almacenar y recuperar la información. El
esquema general de una unidad de memoria es el siguiente
Registro de dirección de memoria: Antes de realizar una operación de
lectura/escritura (LJE). se ha de colocar en este registro la dirección de
la celda que va a intervenir en la operación. Dependiendo del número de
bits que contenga el registro de dirección. se tendrá una determinada
capacidad de memoria (si el registro de dirección es de 8 bits. se podrán
codificar hasta 28=256 direcciones de memoria distintas).
Decodif1cador de dirección o selector de memoria: Se activa cada vez
que se produce una orden de L/E. conectando la celda de memoria,
cuya dirección se encuentra en el registro de dirección, con el registro de
datos y posibilitando la transferencia de los datasen un sentido u otro.
Registro de datos: en él se almacena el dato que se ha leído de
memoria o el dato que se va a escribir en memoria.
También existen líneas de control mediante las cuales se transmiten
órdenes procedentes de la unidad de control (señal de escritura / lectura, de
funcionamiento de estado).
3.2.3 Secuencia de pasos para leer / escribir un dato
Para la lectura de un dato almacenado en memoria, se sigue estos
pasos:
Se pasa la dirección al registro de dirección.
Mediante el decodificador se accede a la dirección.
Se pasa el dato que está en esa dirección al registro de datos.
Para la escritura de un dato en memoria, se siguen estos pasos.
Se transfiere la dirección en la que se va escribir el registro de dirección.
Se transfiere el dato mal registro de datos.
Se decodifica la dirección.
Se pasa el contenido del registro de datos a la dirección que contiene el
registro de dirección.
3.2.4. Jerarquía de memoria
Para que un programa pueda ser ejecutado, debe encontrase en memoria
principal. Puede ocurrir que el tamaño de programa sea mayor que el de la
propia memoria principal en estos casos se utiliza la técnica llamada memoria
virtual, que consiste en guardar el programa y sus datos en memoria masiva y
mantener en memoria principal únicamente la parte de ellos que está implicada
en ese momento en la ejecución.
Otro problema que se plantea es que la CPU capta instrucciones y datos de la
memoria principal en ella los resultados de las operaciones. Sin embargo, la
velocidad a la que opera la CPU es del orden de 10 veces superior a la de la
memoria principal realice su función. En realidad, esto no suele ser así, sino
que se introduce caché es una pequeña memoria rápida que se coloca entre la
memoria llamada caché. La memoria caché es una pequeña memoria rápida
que se coloca entre la memoria principal. El problema de las memorias caché
es que son más caras y tiene menos capacidad.
Las prestaciones de una memoria, sea del tipo que sea, se miden mediante
cuatro parámetros:
Capacidad de almacenamiento.
Tiempo de acceso.
Ancho de banda
Coste,
En general, en una memoria se cumple que a mayor velocidad, se tiene un
mayor ancho de banda, mayor coste y menor capacidad. Así, los registros de
la CPU son los más rápidos y los que tiene mayor ancho de banda, sin
embargo son los más caros y los que tiene menor capacidad. A medida que
descendemos en la pirámide de la figura 3.2 va aumentando el tiempo de
acceso (la velocidad es menor) y la capacidad y disminuye el ancho de banda y
el precio.
3.3 UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO
La unidad central de procesamiento también denominada procesador central o
CPU (entral Proccessing Unit), es el verdadero cerebro de la computadora. Su
misión consiste en controlar y coordinar o realizar todas las operaciones del
sistema. Para ello, extrae, una a una, las instrucciones del programa ubicado
en memoria principal las analiza y emite las órdenes para su completa
realización. Físicamente está formada por circuitos de electrónica que se
encuentran integrados en un chip denominado procesador. Funcionalmente, la
unidad de procesamiento central está constituida por dos elementos: la unidad
aritmético- lógica y la unidad de control.
3.3.1 Unidad aritmético-lógica (unidad de procesamiento)
La ALU (Arithmetic Logic Unit) es la unidad encargada de realizar las
operaciones elementales de tipo aritmético y lógico. Para comunicarse con
otras unidades utiliza el bus de datos. La operación a realizar por la ALU
(suma, resta, desplazamientos, comparaciones, etc.) se decide mediante
señales de control enviadas desde la unidad de control.
Los elementos que componen la ALU son los siguientes
Circuito operacional (COP): Formado por los circuitos necesarios para la
realización de las operaciones con los datos procedentes del registro de
entrada. También acepta como entrada órdenes para seleccionar el tipo
de operación que debe realizar.
Registro de entrada (RE): Contiene los datos u operandos que
intervienen en una instrucción antes de que se realice la operación por
parte del circuito operacional. También se emplea como
almacenamiento de resultados intermedios o finales que las
operaciones.
Registro de estado (RS): Engloba un conjunto de biestables
(indicadores) en los que se deja constancia de condiciones que se
dieron en la última operación realizada y que habrán de ser tenidas en
cuenta en operaciones posteriores (indicadores de signo. de cero, de
desbordamiento, ete.}. Al registro de estado también se le conoce con el
nombre de palabra de estado.
Registro acumulador (RA): Contiene los datos que se están tratando en
cada momento. Almacena los resultados de las operaciones realizadas
por el circuito operacional. Está conectado con los registros de entrada
para realimentación en el caso de operaciones encadenadas. También
tiene una conexión directa con el bus de datos para envío de resultados
a la memoria principal o a la UC.
3.3.2 Unidad de control
La unidad de control (UC) se encarga de administrar todos los recursos de la
computadora, controlando y dirigiendo la información a las distintas unidades
en el momento adecuada mientras el procesador ejecuta una de las
instrucciones de un programa. De forma más específica las funciones de la UC
son:
Controlar la secuencia en que se ejecutan las instrucciones.
Controlar el acceso del procesador (CPU) a la memoria principal.
Regular las temporizaciones de todas las operaciones que ejecuta la
CPU.
Enviar señales de control y recibir señales de estado del resto de las
unidades.
Para realizar estas funciones, la unidad de control consta de los siguientes
elementos (ver Figura 3.4):
Contador de programa (CP): Contiene en cada momento la dirección
de memoria donde se encuentra la instrucción siguiente a ejecutar. Al
iniciar la ejecución de un programa toma la dirección de su primera
instrucción. Incrementa su valor en uno de forma automática cada vez
que concluye una instrucción, salvo que la instrucción que esté
ejecutando sea de salto o de ruptura.
Registro de instrucción (RI): Dedicado a memorizar temporalmente la
instrucción que la UC está interpretando o ejecutando en ese momento.
El programa que se está ejecutando reside en memoria principal y la UC
va buscando y captando las instrucciones secuenciales para
interpretarlas y generar las órdenes de ejecución. La captación de una
instrucción implica leerla en la memoria y almacenada en el registro de
instrucción. La instrucción que se está ejecutando lleva consigo un
código de operación (COP) y unos operandos o la dirección de los
mismos.
Decodificar (D): Es el que interpreta realmente la instrucción. Se encarga
de extraer el código de operación de la instrucción en curso, lo analiza y
emite las señales necesarias al resto de los elementos apara su
ejecución a través del secuenciador.
Reloj ( R): Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos o ciclos a
intervalos constantes que marcan los instantes en que han de comenzar
los distintos pasos de que consta cada instrucción.
Secuenciador (S): En este dispositivo se generan órdenes muy
elementales (microórdenes), que sincronizadas por el reloj hacen que se
vaya ejecutando poco a poco la instrucción que está encargada en el
registro de instrucción.
3.4 FUNCIONAMIENTO DE LAS COMPUTADORAS
Para que un programa pueda ser ejecutado por un ordenador,s este ha
de estar almacenado en memoria principal. La unidad central de proceso
tomará una a una sus instrucciones e irá realizando las tareas necesarias para
completar la ejecución del programa. Se denomina ciclo de instrucción al
conjunto de acciones que se llevan a cabo en la realización de una instrucción.
Se componen de dos fases:
Fase de búsqueda de captación.- Se transfiere la instrucción que
corresponde ejecutar desde la memoria principal a la unidad de control.
Fase de ejecución: consiste en la realización de todas las acciones que
conlleva la propia instrucción.
Para iniciar la ejecución de un programa se ubica en el contador de programa
(CP) la dirección de memoria donde dicho programa. La unidad de control
envía una microorden para que el contenido del CP ( la dirección de la primera
instrucción) sea transferido al registro de dirección de memoria. El
decodificador de memoria interpreta la dirección conectando la celda de
memoria indicada en el registro de dirección de datos de memoria. Después de
un tiempo determinado (tiempo de acceso a memoria) aparecerá en el registro
de datos memoria el contenido de la dirección indicada, es decir, la instrucción
que va a ser procesada. A través del bus se trasfiere la instrucción desde el
registro de datos de memoria al registro de instrucción de la unidad de control
(RI). A continuación, el decodificador de la unidad de control procede a
interpretar la instrucción que acaba de llegar al RI e informa al secuenciador.
Por último, el CP se incrementará automáticamente en uno, de tal forma que
quede apuntando a la siguiente instrucción del programa en memoria. Si la
instrucción en ejecución es de ruptura de secuencia (de salta o bifurcación), el
cP se cargará con la dirección que corresponda.
Hasta este punto se ha considerado sólo la fase de búsqueda, que es común a
todas las instrucciones. Después tiene lugar la fase de ejecución, que es
especifica del código de operación de cada instrucción. El secuenciador envía
una microrden a la ALU para que ejecute la operación de que se trate,
almacenándose el resultado de la operación en el registro acumulador. Una vez
concluida la ejecución de la instrucción en curso, la unidad de control vuelve a
repetir el ciclo completo para cada una de las instrucciones que forman el
programa en ejecución, es decir, capta una nueva instrucción (cuya dirección
se encuentra en el CP y transfiere al RI) y después la decodifica y la ejecuta.
Este ciclo se repite iperativamente hasta que concluye la ejecución del
progrema.
3.4.1 EJEMPLO DE EJECUCIÓN DE UN PROGRAMA
Vamos a ver un ejemplo muy simple de cómo un ordenador ejecuta un
programa. Pasemos primero lo que hace el programa. Se trata de sumar dos
número suministrados desde el exterior. Por tanto, el primer paso consistirá en
leer los número suministrados desde el exterior. Por tanto, el primer paso
consistirá en leer los datos a través de un dispositivo de entrada. Una vez
almacenados los dos números, se ejecutarán las instrucciones para sumarlos y
almacenarlos en memoria. Por ultimo, habrá que mostrar el resultado obtenido
a través de una unidad de salida.
Supondremos que el ordenador que va a ejecutar este programa tiene como
unidad de entrada un teclado, y como unidad de salida un monitor. La longitud
de palabra del ordenador es de 16 bits. Así, cada instrucción está formada por
156 bits, de los cuales 4 bits se reservan para el código de operación (podrá
direccional hasta 212 = 4.096 posiciones de memoria). Como ya se ha
comentado, el repertorio de instrucciones de la máquina consta de 16
operaciones. Describimos a continuación las instrucciones que nos interesan
de ese repertorio:
0001 almacenar en la posición de memoria m un dato desde
el teclado abreviadamente, lo denotamos con TEC m.
0011 almacenar en la posición de memoria m el contenido del
registro acumulador de la ALU. Abreviadamente, lo
denotaremos con ALM m.
0101 Cargar en el registro acumulador de la ALU, el
contenido de la posición de memoria m.
Abreviadamente, lo denotaremos con CAR m
0100 sumar el contenido de la posición m de memoria con el contenido del
registro acumulador de la ALU. Abreviadamente, lo denotaremos con SUM m.
0010 Mostrar en el monitor el contenido de la posición m de memoria.
Abreviadamente lo denotaremos con MON m
Con estas instrucciones ya podemos crear el programa. Sólo nos falta indicar
en qué posiciones de memoria se almacenarán los datos. Vamos a suponer
que el primer dato leído se almacena en la posición de memoria 33. el segundo
en la posición 34 y el resultado 35 en la posición 35. El programa sería el
siguiente:
(1) TEC 33 0001 000000100001
(2) TEC 34 0001 000000100010
(3) CAR 33 0101 000000100001
(4) SUM 34 0100 000000100001
(5) ALM 35 0111 000000100011
(6) MON, 35 0010 000000100011
En la primera instrucción se lee, desde el teclado, el primer dato y se almacena
en la posición 33. La segunda instrucción lee el segundo dato y lo almacena;
en la posición 34. La siguiente instrucción carga en la ALU el contenido de la
posición 33, es decir, el primer dato. La instrucción número cuatro suma el
contenido de la ALU ( el primer dato ) con el contenido de la posición 34 (el
segundo dato). La instrucción (5) almacena el resultado de la operación
anterior (suma de los dos números) en las posición de 35. la ultima instrucción
muestra en el monitor el contenido de la posición de memoria 35 (el resultado)
Supongamos que el sistema operativo ha cargado el programa a partir de la
dirección d=12, de forma que la instrucción (1) se encuentra almacenada en la
posición 12, la instrucción (6), que quedará almacenadas en la posición 17.
Como ya sabemos, la ejecución de una instrucción se realiza en dos fases, una
fase de captación, común de todas las instrucciones y una fase de ejecución.
Vamos a ver los pasos que se siguen para ejecutar el programa.
1. En el contador de programa (CP) se almacena la dirección de
comienzo de programa CP=12.
2. La UC envía las microórdenes necesarias para que el contenido de la
dirección que indica el CP (dirección 12) se almacene en el registro de
instrucción (RI = contenido de la posición de memoria 12). Es decir, el
RI contendrá 0001000000100001.
3. El CP incrementa su valor 1, CP =12 + 1 =13. Hasta aquí llega la fase
de captación de la primera instrucción.
4. La UC extrae el código de operación (COP) de la instrucción que se
encuentra en el RI, que en este caso es 001 (TEC). Siempre que la UC
se encuentre con este COP, dará las órdenes oportunas para leer un
dato introducido desde el teclado y almacenarlo en la posición que
indica el resto de los bits de la instrucción (m= 33)10 =
000000100001)2).
Supongamos que el usuario teclea el número 20)10 =000000010100)2
Este permanecerá almacenado en la posición 33 mientras no se ejecute
otra instrucción que asigne un val or distinto a esa posición.
5. La UC capta la instrucción que se encuentra en la posición que indica
el CP (dirección 13) e incrementa su valor CP = 13 +14.
6. La UC interpreta el COP del RI (0001). En este caso, la UC genera las
mismas señales que en la instrucción anterior (paso 4). La única
diferencia es que el dato leído lo almacenará en la posición 34. así, el
segundo dato (por ejemplo, 40)10 = 000000101000)2) quedad
almacenado en la posición 000000100010.
7. La UC capta la instrucción que se encuentra en la posición que indica
el CP (dirección 14}e incrementa su valor CP = 14 + 1 = 15
8. La UC interpreta el COP que en este caso es 0101 (CAR). Se generan
las señales necesarias para almacenar en la ALU el contenido de la
posición que indica el campo dirección de la instrucción (m =33)10
000000100001 )2). Al final, el registro acumulador de la ALU contendrá
el contenido de la posición 33, es decir, el primer dato leído (20).
9. La UC capta la instrucción que se encuentra en la posición que indica
el CP (dirección 15) e incrementa su valor. CP=15+1=16.
10.Se extrae el COP 0100 (SUM). Se suma el contenido de la ALU (el
primer dato = 20) con el contenido de la posición 34 (el segundo dato =
40). Dando como resultado 60)10=000000111100)2 .Este valor
permanece
En la ALU.
11.La UC capta In instrucción que se encuentra en la posición que indica
el CP (dirección 16) e incrementa su valor. CP",16+1=17.
12.La UC interpreta el COP 0011 (ALM). El contenido de la ALU (60) se
almacena en la posición 35}10=000000100011)2
13.La UC capta la instrucci6n que se encuentra en la posición que indica
el CP (dirección 17) e increl11enlíl sin valor. CP= 17+ 1 = 18.
14.
15.La UC extrae el COP 0010 (MON) y da las órdenes oportunas para
escribir el contenido de la posición 35 (que en este caso es 60) en el
monitor.
3.5 EJEMPLO DE MICROPROCESADORES
El mayor fabricante de procesadores es Intel (véase Tabla 3.1) y se
toma como referencia y estándar, aunque existen otros fabricantes que
han desarrollado sus propios procesadores. Generalmente son
compatibles entre ellos, pero pueden existir pequeñas diferencias, sobre
todo en lo que se refiere a precio y frecuencia de reloj. En la mayoría de
las PC existe la posibilidad de añadir el procesador(si no lo tiene ya
incorporado) un coprocesador matemático que acelera los cálculos.
8088. Posee 16 bits, aunque el bus es de 8 bits, por lo que
únicamente podrán trabajar con datos de 16 bits, consumiendo un
único cielo de reloj. Con esto se duplica la velocidad. Intel
consiguió elaborara un procesador con 10 MHz.
8086: Utiliza un bus de datos de 16 bits, por lo que puede
trabajar directamente con datos de 16 bits consumiendo un
único ciclo de reloj. Con esto se duplica la velocidad. Intel
consiguió elaborar un procesador con 10 MHz.
80286: Compatible con los dos anteriores y con el mismo
repertorio de instrucciones. La diferencia radica en el tipo de
trabajo que desarrolla el procesador. Permite dos modos
distintos: Modo real, trabajando exactamente igual que el 8088
y 8086, y direccionando un máximo del MByte, y Modo
protegido, reservando memoria para determinado programas,
de forma que pueda ejecutar varios programas a la vez
(multiarea). Otra diferencia sustancial con sus predecesores es
un esquema de direcciones de memoria. Esto incrementó la
cantidad de memoria a la que se podía acceder. Los 8088 y
8886, al utilizar 20 bits, direccionaban 2020 Byts (1MByte),
mientras que el 80286 puede llegar a direccional 2021
Bytes(16MBytes). La velocidad de proceso está comprendida
entre 8 y 16 MHz, pudiéndosele incorporar un coprocesador
matemático para mayor rapidez en las operaciones
matemáticas.
80386: En 1985, Intel presenta el 386. es un verdadero
procesador de 32 bits, ya manipula datos internos de 32 bits y
se comunica con otros dispositivos a través de un bus de 32
bits, lo que implica un aumento en la velocidad de proceso pues
el procesador puede leer 32 bits en cada ciclo. Además, puede
usar direcciones de memoria de 32 bits, lo que le permite
acceder aproximadamente a 4 mil millones de Bytez(4
BGytes)de memoria. Dispone de un mayor número de registros
en el procesador, métodos de gestión de memoria más
modernos que el 80286 y sigue siendo compatible con el 8086.
La velocidad de proceso oscila desde 16 MHz hasta 33 MHz.
Existen distintos tipo de procesadores 80386SX(aunque el
procesador es de 32 bits, el bus de datos es de 16 bits, por lo
que la velocidad de proceso es de menor, de 16 a 20 MHz; es
más barato). 80386SL es idéntico al 80386DX, pero está
preparado para un menor consumo, se utiliza principalmente
para ordenarnos portátiles).
80486: Se puede considerar una mejora del 80386. integra
dentro del procesador una caché de 8 KBytes, un controlador
para la memoria caché y un coprocesador matemático. La
combinación de estos componentes en un único chip
incrementa notoriamente la velocidad superior. Un 80386 }a 33
MHz es más lento que un 80486 a 25 MHz, y a
Falta una parte
Desde algunos años, se observa en el mercado de software un incremento
considerable de aplicaciones multimedia. Recientemente, Intel ha introducido
en su gama Pentium una serie de modificaciones especialmente diseñadas
para incrementar el rendimiento de tales aplicaciones. Se trata de los nuevos
procesadores Pentium con tecnología MMX. Entre las modificaciones que
presenta se encuentra la ampliación de cacheé interna y del número de
registros, inclusión de nuevas instrucciones dedicadas exclusivamente al
proceso de software multimedia y un bus de datos externo de 64 bits. Con el
Pentium MMX se obtiene una mejora del 10-20% ejecutando las aplicaciones
actuales y un 60% cuando las aplicaciones estén diseñadas para MMX.
Otro fabricante importante de microprocesadores es Motorota Corporation (ver
tabla3.2). Las computadores Macintosh de Apple utilizan este tipo de
procesares. El grupo de procesadores de Motorota es conocido como la familia
680x0, de forma similar al grupo de procesares para ordenadores personales
Intel, conocido como la familia 80x86.
ModeloAño de
presentación
Capacidad
del bus de
datos
Tamaño
de
palabra
Memoria
Direccionable
Velocidad
máxima
68000 1979 16 bits 32 bits 16 MBytez 8 MHz
68020 1984 32 bits 32 bits 4 GBytez 16 MHz
68030 1987 32 bits 32 bits 4 GBytez 32 MHz
68040 1989 32 bits 32 bits 4 GBytez 40 MHz
