En
la siguiente figura se presentan los elementos básicos de un computador
Un amigo suyo le
muestra el siguiente anuncio que encontró en el periódico:
Le
pide que le ayude a identificar cada componente:
CPU:
________________________
Memoria
Principal: _________________
Memoria
Secundaria: _________________
Memoria
Cache: ____________________
Tarjetas
de Expansión: _______________
Sistema
operativo: _________________
Tarjeta
Madre:___________________
Se
dice que las dos variables más importantes en un computador son la capacidad de
almacenamiento y la velocidad de procesamiento. Basado en lo estudiado hasta el momento
¿cómo se pueden mejorar estas características?
Requerimientos de computación
1. Almacena tanto
instrucciones como datos: ______________
2. Interpreta y controla la
ejecución de las instrucciones: _____________
3. Ejecuta las instrucciones:
___________
Se
ha comparado muchas veces un computador con una persona y cada una de sus partes con los
diferentes elementos utilizados para hacer cálculos. Podría decir cual sería el
homologo para cada una de los siguientes elementos utilizados por una persona:
Cerebro:
_____________
Papel
para escribir: ____________
Lista
de tareas por hacer: ____________
Calculadora
de bolsillo: ___________
En
la siguiente figura se presenta los tipos de información básicos que se guardan en la
memoria en forma digital, tanto en el segmento de datos como en el segmento de programa.
La
información se representa por medio de bits (del inglés Binary Digits), los bits solamente pueden tener dos valores
0 o 1.
Una
palabra binaria consiste de un grupo de bits:
Las
siguientes palabras binarias se conocen como un Byte: 10101011 y 11100101. ¿Cuántos bits
tiene un Byte?: _______. De un ejemplo de otro Byte: ___________.
1024 Bytes forman 1 Kbyte
(kilobyte)
1024 Kbytes forman 1 Mbyte
(Megabyte)
1024 Mbytes forman 1 Gbyte
(Gigabyte)
1024 Gbytes forman 1 Tbyte
(Terabyte)
Sabía usted que el primer procesador de INTEL, el 4004 trabajaba con palabras de 4 bits (1971), mientras que los Pentiums trabajan con palabras de 64 bits.
Luego
los datos se pueden dividir en dos: numéricos y no numéricos.
Datos no numéricos. Por ejemplo la combinación
01000001, en la notación ASCII (American Standard Code para Information Interchange)
representa la letra "A". Pero la letra "A" bajo la notación de IBM
con su código alfanumérico EBCDIC es 11000001. Los datos no numéricos sirven para representar letras y números y otros
caracteres como %, $, etc. Importante: Cuando un número está representado bajo un
código alfanumérico, el CPU no puede realizar ninguna operación aritmética con este,
hasta que se convierta en un tipo numérico.
Datos numéricos. El formato de los datos
numéricos depende de los siguientes factores:
1
Los
tipos de números que serán representados: enteros, reales, complejos
2
El
rango de valores que tendrán
3
La
precisión del número, que tan exacto debe ser en su representación
4
El
costo del hardware para almacenar y procesar el número.
Los
números se pueden representar en formato de punto fijo y punto flotante.
Números en punto fijo. Es la notación más
sencilla que se deriva directamente de la notación decimal donde se representa un número
como una secuencia de dígitos separados por un punto decimal. Los dígitos a la izquierda
del punto decimal representan un entero; los dígitos a la derecha representan una
fracción. Es una notación posicional en donde cada dígito tiene un peso fijo conforme a
su posición relativa al punto decimal. Puesto que hablamos de números binarios la base
es 2 y los pesos son potencias de dos.
El
número 11010 representa el número _________ en decimal.
El
número 110101.11 representa el número _________ en decimal.
El
número 625 se representa en binario como ______________.
El
número 368 se representa en binario como _______________.
Representación de números con signo. ¿Cómo se representa el número -42 en binario?
Existen
tres tipos de notación: Signo y magnitud, Complemento a uno y complemento a dos.
Indique
en que notación está representado el número -25 si tiene el siguiente valor binario:
Importante:
un número positivo es el mismo para los números con signo que para los números sin
signo. La notación de números con signo solamente sirve para representar números
negativos.
Indique
el valor decimal para cada uno de los siguientes números binarios con signo si están en
la notación indicada:
|
Complemento
a 1 |
Complemento
a 2 |
Signo
y magnitud |
10101110 |
|
|
|
10000001 |
|
|
|
10000000 |
|
|
|
00000001 |
|
|
|
00000000 |
|
|
|
Números en BCD. Los números en decimal que se
ingresan a un computador deben ser convertidos rápidamente a una notación binaria. Una
forma rápida es asignar a cada número decimal (del 0 al 9) una combinación binaria
única. Los códigos de este tipo se conocen como códigos decimales y uno de los más
usados es el BCD (Decimal Codificado en Binario).
El
número 971 en BCD es _______________.
Sabia usted que los números
en ASCII son los mismo que en BCD solo que le agregan 1111 antes del BCD (ej. 9 es 1111
1001 en ASCII).
Números en Punto Flotante. El rango de los números
que puede representarse por un número en punto fijo es insuficiente en muchas
aplicaciones.
En
decimal este formato se conoce como notación
científica donde por ejemplo en el número decimal 1.25
X 103 , 1.25 se conoce como la mantisa, 3 es el exponente y 10 es la
base.
El
número 1024 en punto flotante es _________________. Si el exponente es negativo se puede
utilizar la notación de complemento a 2.
En
la siguiente diagrama se muestra el diagrama conceptual de una unidad de memoria, como se
observa en la figura, cada posición de memoria contiene un número binario (en este caso
un Byte). La primera posición de memoria en nuestro ejemplo contiene el byte 10101001.
Cada posición de memoria está identificada por un número único que va en orden
ascendente conforme se avanza entre las posiciones de memoria. Por ejemplo, la primera
posición de memoria se identifica con el número 0000000000000000. La siguiente con el
número 00000000000000001, así sucesivamente. Estos números utilizados para identificar
cada posición de memoria se conocen como direcciones de memoria.
En
la quinta posición de memoria el byte contenido es:_________________.
La
dirección de memoria del byte 00111101 es ____________________________.
Una
forma más sencilla de representar el dibujo de la izquierda es utilizando notación
hexadecimal, como es el dibujo de la derecha.
Represente
en hexadecimal: Represente
en binario:
100100011110
=
AF3=
111100001010=
567=
000000000001=
43A=
101010101010=
6AB=
001000001101=
7CC=
100010001011=
001=
Concepto de BUS
Un bus es un conjunto de conectores (hilos o alambres) diseñados para transferir todos los datos de una palabra binaria desde un origen específico a un destino específico. El bus puede ser unidireccional (transmite datos en única dirección) o bidireccional (transmite datos en ambas direcciones)
Observe que la comunicación entre dos componentes (por ejemplo entre el CPU y la Unidad de Memoria se realiza por medio de un Bus). Se requiere por lo menos un bus dedicado cada vez que se agrega un nuevo componente (por ejemplo otro puerto I/O). El uso de buses dedicados complica la ampliación del sistema.
En un sistema de Cómputo normalmente existen tres tipos de buses compartidos para facilitar la comunicación entre los diferentes elementos:
Como se observa en la figura con un Bus de Direcciones de m líneas se pueden direccionar hasta 2m posiciones de memoria.
El tamaño de la palabra que se almacena en cada posición de memoria (en este caso un Byte) es igual al tamaño del bus de datos (n líneas).
Uno de los primeros microprocesadores de INTEL, el 8085 tenía 16 líneas de dirección y con estas podía direccionar hasta _______________ bytes o ___________________ Kbytes.
____________ kBytes o ______________ Mbytes o ___________ Gbytes.