PROCESADORES

El procesador es el cerebro del sistema, encargado de procesar toda la información. Es el componente donde es usada la tecnología más reciente. 

Funcionamiento

El procesador (denominado CPU, por Central Processing Unit) es un circuito electrónico que funciona a la velocidad de un reloj interno, gracias a un cristal de cuarzo que, sometido a una corriente eléctrica, envía pulsos, denominados "picos". La velocidad de reloj (también denominada ciclo), corresponde al número de pulsos por segundo, expresados en Hertz (Hz). De este modo, un ordenador de 200 MHz posee un reloj que envía 200.000.000 pulsos por segundo. Por lo general, la frecuencia de reloj es un múltiplo de la frecuencia del sistema (FSB,Front-Side Bus o Bus de la Parte Frontal), es decir, un múltiplo de la frecuencia de la placa madre. 

Con cada pico de reloj, el procesador ejecuta una acción que corresponde a su vez a una instrucción o bien a una parte de ella. La medida CPI(Cycles Per Instruction o Ciclos por Instrucción) representa el número promedio de ciclos de reloj necesarios para que el microprocesador ejecute una instrucción. En consecuencia, la potencia del microprocesador puede caracterizarse por el número de instrucciones por segundo que es capaz de procesar. Los MIPS (millions of instructions per second o millones de instrucciones por segundo) son las unidades que se utilizan, y corresponden a la frecuencia del procesador dividida por el número de CPI. 

EQUIPOS MODERNOS

Desde los inicios de la computación se persiguió la disminución en el tamaño de los ordenadores (computadoras / computadores), a costa de la miniaturización de sus circuitos.

De las válvulas electrónicas de vacío (» 1 cm de diámetro) en las computadoras de primera generación (1946-1958) se pasó a los pequeños transistores (» 0.3 mm de base) en las computadoras de segunda generación (1959-1964); luego se evolucionó a los circuitos integrados de la tercera generación (1965-1971), y posteriormente a los microchips de la cuarta generación (1972-1996).

Las microcomputadoras modernos tienen su unidad central de proceso (central processing unit / CPU), con excepción de la memoria principal, dentro de un microchip de silicio que, por su pequeño tamaño, recibe el nombre de microprocesador.

La memoria principal, por su parte, está constituida usualmente por varios módulos independientes del microprocesador llamados SIMMs, (single in-line memory modules / módulos de memoria en línea independientes) ampliables en número y capacidad, y conectados al microprocesador a través del bus de datos o bus de memoria. En los últimos años se han popularizado los DIMMs (double in-line memory modules / módulos de memoria en línea emparejados), que están empezando a reemplazar eficientemente a los SIMMs pues ocupan menor espacio y permiten una mayor expandibilidad.

Es en la memoria principal donde se almacenan las instrucciones que debe ejecutar la computadora; también se guardan los datos que requieren estas instrucciones, y se almacenan los resultados intermedios y finales del procesamiento de la información. La memoria principal funciona como un gran archivador, en el que parte de la información guardada puede ser modificada por el usuario y otra parte debe permanecer inalterada.

Es en el microprocesador donde se realiza el tratamiento de la información, para obtener resultados útiles.

Las primeras microcomputadoras se comercializaron a partir de 1974. Dos familias de microprocesadores dieron origen a los microprocesadores actuales: la línea 8080 (después llamada 80x86 o x86) de Intel Corporation, y la línea 6800 (después llamada 680x0) de Motorola.

Un convenio temporal de exclusividad para el uso de microprocesadores Intel en beneficio de IBM (International Bussiness Machines), dio origen a la familia más exitosa de microcomputadoras conocida como PCs (personal computers / computadoras personales).

Por su parte Motorola, como fabricante de microprocesadores, en un inicio se asoció tecnológicamente con Apple para producir la línea de microcomputadoras Apple-Macintosh. Apple-Motorola fue por mucho tiempo la competencia de IBM-Intel, aunque la presencia de Apple en el mercado mundial ha disminuido considerablemente en los últimos años (aproximadamente abastece el 3% del mercado).

LAS PCS Y SUS MICROPROCESADORES :

Dependiendo del tipo de microprocesador utilizado, los PCs se suelen clasificar (desde los más antiguos hasta los más modernos) en: sistemas XT, sistemas AT, sistemas 386, sistemas 486, sistemas Pentium y sistemas Pentium Pro.

SISTEMAS PENTIUM :

Trabajan con un microprocesador Pentium de Intel, que ingresó al mercado en Marzo de 1993. El Pentium permite utilizar todas las aplicaciones desarrolladas para su predecesor, el 486.

Existen tres variantes fundamentales del Pentium: el P5, el P54C y el P55C.

EL MICROPROCESADOR PENTIUM P5 :

La versión estándar del microprocesador Pentium P5 emplea tecnología superescalar (tecnología escalar aplicada a varias unidades de procesamiento), que le permite ejecutar dos operaciones enteras no dependientes simultáneamente, gracias a la presencia de dos unidades aritmético-lógicas para operaciones con enteros (ALUs / arithmetic-logic units) entubadas (pipelinned), después de cuatro ciclos de latencia. Las operaciones con enteros requieren de las mismas cinco fases del 486.

El coprocesador matemático está incorporado al microprocesador Pentium P5, y ha sido mejorado considerablemente con respecto al coprocesador matemático del 486, mediante la independización de los componentes para ejecutar sumas, multiplicaciones y divisiones, y también mediante la incorporación de tecnología escalar. El entubamiento de los procesos con punto flotante, y la tecnología escalar utilizada, permiten que el coprocesador matemático del Pentium P5 llegue a ser en promedio 5 veces más rápido que el coprocesador matemático del 486.

Pentium P5 puede ejecutar dos operaciones enteras no dependientes en un ciclo del reloj interno, o una operación de suma o multiplicación con punto flotante en cada ciclo, después de dos ciclos de latencia (las cuatro primeras fases del proceso se realizan en las unidades de procesamiento de enteros, y las restantes fases en la unidad de punto flotante). La operación de división es más lenta pues produce dos bits de cociente por cada ciclo del reloj.

Pentium P5 utiliza un bus de datos de 64 bits (el doble que el 486). Posee 8 Kbytes de memoria caché de primer nivel tipo write-back (de mejores características técnicas que la memoria caché tipo write-through del 486) para manejo exclusivo de instrucciones, y tiene otros 8 Kbytes independientes de memoria caché de primer nivel tipo write-back para el manejo de datos (la memoria caché tipo write-back trabaja tanto con las operaciones de lectura desde memoria RAM como con las operaciones de almacenamiento en memoria RAM). Además, permite la incorporación de memoria caché externa de segundo nivel para descongestionar al microprocesador.

La tecnología de muy alta escala de integración (VLSI / very large scale of integration) empleada en el microprocesador Pentium P5 original permite que sus micro transistores tengan una dimensión de 0.8 micras (0.8x10-6 metros). El microprocesador incorpora aproximadamente 3'100,000 micro transistores en el microchip.

El microprocesador Pentium P5 original se lo encuentra en dos versiones: de 60 Mhz y de 66 Mhz.

EL MICROPROCESADOR PENTIUM P54C :

En Marzo de 1994, ingresó al mercado la segunda familia de microprocesadores Pentium bajo la identificación Pentium P54C con micro transistores de 0.6 micras, tensión de trabajo de 3.3 voltios y reloj interno de 90 y 100 Mhz, que trabajan con tarjetas madres 1.5 veces menos rápidas, de 60 Mhz (90/1.5) y de 66 Mhz (100/1.5), respectivamente. Durante 1995, se lanzaron microprocesadores P54C con tecnologías de 0.60 micras con 3.3 voltios, y 0.35 micras con 2.9 voltios, introduciéndose versiones de 75 Mhz, 120 Mhz, 133 Mhz, 150 Mhz y de 166 Mhz, que trabajan con tarjetas madre de 50 Mhz (75/1.5), de 60 Mhz (120/2), de 66 Mhz (133/2), de 60 Mhz (150/2.5), y de 66 Mhz (166/2.5), respectivamente. En 1996 apareció el Pentium P54C de 200 Mhz de velocidad.

El P54C, además de ser más rápido que el P5 original, consume aproximadamente la quinta parte de energía eléctrica con la tecnología de 0.6 micras, y la octava parte de energía con la tecnología de 0.35 micras (empleada en los microprocesadores de 120 Mhz, 133 Mhz, 150 Mhz, 166 Mhz y 200 Mhz), con lo que supera el problema de emisión excesiva de calor. El P54C tiene aproximadamente 3'300,000 micro transistores en el microchip, habiendo reemplazado totalmente al P5 en los nuevos Sistemas Pentium. Los 200,000 micro transistores adicionales del P54C con respecto al P5 son utilizados en los circuitos de administración del consumo de energía del microprocesador.

EL MICROPROCESADOR PENTIUM P55C :

También se lo conoce como Pentium-MMX. A fines de 1996, ingresó al mercado la tercera familia de microprocesadores Pentium bajo la identificación Pentium P55C con características similares al Pentium P54C, pero mejorado ostensiblemente para el uso de multimedia mediante la incorporación de 54 nuevas instrucciones de micro código. Las aplicaciones multimedia desarrolladas para el P54C llegan a ejecutarse hasta un 10% más rápido, sin embargo, las nuevas aplicaciones multimedia que se están desarrollando a partir de su introducción, que están aprovechando el nuevo micro código, llegan ha ejecutarse hasta 4 veces más rápido que en el P54C.

Un cambio tecnológico importante en el Pentium P55C, es que la ejecución de cada operación elemental requiere de 6 fases entubadas, en lugar de las 5 fases del P5 y del P54C. Además, el P55C utiliza 16 Kbytes de memoria caché para instrucciones y otros 16 Kbytes para datos.

Items	486DX	DX4	P5	P54C	P55C
Bus de datos	32 bits	32 bits	64 bits	64 bits	64 bits
Arquitectura interna	32 bits	32 bits	32 bits	32 bits	32 bits
Unidad de punto flotante	Interior	Interior	Interior	Interior	Interior
Tamaño caché L1	8 Kbytes	16 Kbytes	16 Kbytes	16 Kbytes	32 Kbytes
Tipo caché L2	W-back	W-back	W-through	W-through	W-through
Tamaño cache L2	£ 256 K	£ 256 K	£ 512 K	£ 512 K	£ 512 K
Velocidad interna / velocidad externa	1/1	3/1	1/1	£ 3/1	£ 3.5/1
# unidades aritmético - lógicas	1	1	2	2	2
Tecnología MMX	No	No	No	No	Si
Tamaño de los micro transistores (m)	1.00 x 10-6	0.60 x 10-6	0.80 x 10-6	0.60 x 10-6	0.35 x 10-6 0.28 x 10-6

A continuación se describe esquemáticamente la organización interna de los microprocesadores Pentium P5, P54C y Pentium P55C:

Los primeros sistemas Pentium se empezaron a comercializar en Mayo de 1993, apareciendo casi simultáneamente las microcomputadoras de IBM, Compaq, ALR, Hewlett-Packard, DEC (Digital Equipment Corporation), Acer, NCR, Siemens, Unisys y Zenith.

SISTEMAS P6 :

Trabajan con un microprocesador híbrido CISC/RISC Pentium Pro de Intel, que ingresó al mercado en Octubre de 1995. El Pentium Pro permite utilizar todas las aplicaciones desarrolladas para su predecesor, el Pentium.

Pentium Pro emplea tecnología superescalar, que le permite ejecutar normalmente dos operaciones enteras no dependientes de modo simultáneo, debido a la presencia de dos unidades aritmético-lógicas para operaciones con enteros. A diferencia del Pentium P5, del P54C, y del P55C, el Pentium Pro tiene una unidad de punto flotante totalmente independiente de las unidades de enteros, por lo que puede procesar (adicionalmente a las dos operaciones enteras) una operación de punto flotante al mismo tiempo o una tercera operación entera.

Pentium Pro utiliza dos buses de datos de 64 bits (uno conectado a la memoria caché y otro a la memoria RAM tradicional). Posee 8 Kbytes de memoria caché de primer nivel tipo write-back para manejo exclusivo de instrucciones, y tiene otros 8 Kbytes independientes de memoria caché de primer nivel tipo write-back para el manejo de datos. Además, incorpora dentro del microprocesador 256 Kbytes de memoria caché de segundo nivel. La ventaja más importante de disponer de memoria caché dentro del microprocesador es el hecho de que esta memoria trabaja a la misma velocidad que el microprocesador (150 Mhz o 200 Mhz), en lugar de hacerlo a la velocidad de la tarjeta madre (66 Mhz), lo que ocurriría en el caso de la memoria caché exterior.

Pentium Pro ha sido optimizado para aplicaciones de 32 bits, por lo que requiere sistemas operativos como Windows NT u OS/2 para un aprovechamiento adecuado, lo que le permite ser hasta un 30% más rápido que Pentium P54C o Pentium P55C. Trabajando con MS-DOS o Windows (ambos operan con 16 bits), el microprocesador es más lento que un Pentium P54C o P55C con la misma velocidad del reloj, por lo que el microprocesador no está destinado inicialmente a PCs estándar sino a servidores y estaciones de trabajo de ingeniería. Inclusive Windows 95 resulta inapropiado para Pentium Pro por mantener un alto porcentaje de código de 16 bits para ser compatible con MS-DOS y Windows.

La tecnología de 0.6 micras es utilizada en la versión de 150 Mhz del microprocesador, y la de 0.35 mm en la versión de 200 Mhz.

El microprocesador Pentium Pro presenta algunas características novedosas si se lo compara con el microprocesador Pentium.

• El módulo de ejecución especulativa del Pentium Pro reemplaza al viejo y menos eficiente módulo de predicción de ramal del Pentium, incrementando el porcentaje de aciertos del 90% al 95%.

• Otra innovación es la ejecución fuera de orden de instrucciones paralelas.

• Una tercera característica es que las instrucciones CISC se transforman en instrucciones más simples similares a instrucciones RISC, para mejorar el rendimiento.

• Una cuarta novedad es que el Pentium Pro incorpora circuitería que le permite añadir fácilmente 1, 3 o 7 microprocesadores adicionales para crear arquitecturas de procesamiento paralelo simétrico (SMP / Symmetric Multi Processing), dando lugar al Dual-Pentium Pro, Four-Way Pentium Pro y Eight-Way Pentium Pro.

Intel liberó a inicios de 1997 una nueva versión del microprocesador P6 bajo el nombre comercial de Pentium II, el que constituye un microprocesador que utiliza tecnología de 0.35 micras, en el que se trasladadó a otro microchip la memoria caché de segundo nivel (L2), la que trabaja a la mitad de la velocidad del microprocesador. Tiene una memoria caché de primer nivel ampliada de 16 KB para instrucciones y 16 KB adicionales para datos, incorporando además la tecnología MMX. El Pentium II estándar tiene el limitante de poder manejar hasta 2 procesadores en paralelo.

Las velocidades comerciales del Pentium II van de 233 Mhz a 300 Mhz.

Intel recientemente introdujo al mercado una nueva versión del Pentium II, identificada como Deschutes, con bajo consumo de energía y tecnología de 0.25 micras, que trabaja desde 350 MHz hasta 400 MHz. Deschutes también incluye tecnología MMX, siendo un buen candidato para computadoras portátiles. Deschutes se conecta a 100 MHz con la tarjeta madre.

Intel liberó en Abril de 1998 el Pentium II Celeron, cuya versión original carece de memoria caché de segundo nivel. Sus velocidades comerciales son 233 Mhz, 266 Mhz y 300 Mhz. Lamentablemente su rendimiento es inferior al del Pentium MMX. La poca acogida que tuvo el procesador en el mercado obligó a Intel a lanzar el Celeron-A, que es una versión mejorada del Celeron original pues incluye 128 KB de memoria caché dentro del mismo chip (no es un chip separado). El Celeron-A viene en velocidades de 300 MHz y 333 MHz, siendo su rendimiento un 5% menor al Pentium II de velocidad similar, pero superior al Pentium MMX.

En Junio de 1998 apareció en el mercado el Pentium II Xeón, que constituye el microprocesador de bandera de Intel, pues incorpora todas las ventajas del Pentium II estándar y las del Pentium Pro, además de mejoras propias. El Pentium II Xeón tiene la memoria caché de segundo nivel en otro microchip. La velocidad de conexión entre el procesador y la caché L2 es la misma que la del procesador. La arquitectura del procesador permite manejar hasta 8 procesadores en paralelo. La velocidad de la tarjeta madre es de 100 Mhz. Las velocidades comerciales del Pentium II Xeón van de 400 Mhz hasta 450 Mhz.

Items	P6	PII	Deschutes	Celeron-A	PII Xeon
Bus de datos	64 bits	64 bits	64 bits	64 bits	64 bits
Arquitectura interna	32 bits	32 bits	32 bits	32 bits	32 bits
Unidad de punto flotante	Interior e independiente de ALU	Interior e independiente de ALU	Interior e independiente de ALU	Interior e independiente de ALU	Interior e independiente de ALU
Tamaño caché L1	16 Kbytes	32 Kbytes	32 Kbytes	32 Kbytes	32 Kbytes
Tipo caché L1	W-through	W-through	W-through	W-through	W-through
Tamaño caché L2	£ 512 K	£ 512 K	512 K	128 K	512 K
Velocidad externa / velocidad interna	£ 3/1	£ 3.5/1	£ 6/1	£ 5.5/1	£ 4.5/1
# Unidades aritmético - lógicas	2	2	2	2	2
Tecnología MMX	No	Si	Si	Si	Si
Tarjeta madre	66 MHz	66 MHz	100 MHz	100 MHz	100 MHz
Tamaño de microtransistores (m)	0.35 x 10-6	0.35 x 10-6 0.28 x 10-6	0.25 x 10-6	0.25 x 10-6	0.25 x 10-6
SMP	8-way	2-way	2-way	2-way	8-way

Los primeros sistemas P6 se empezaron a comercializar en Octubre de 1995, apareciendo casi simultáneamente las computadoras Pentium Pro de AST , Compaq, DEC, HP, IBM, Intergraph, Dell y Siemens.

Para el primer semestre de 1999 se tiene prevista la aparición de un nuevo tipo de procesador Pentium II, identificado como Katmai. La novedad más importante en este procesador es la incorporación de microinstrucciones adicionales (al estilo MMX), diseñadas para acelerar los gráficos 3D. La velocidad de entrada del nuevo procesador será 500 MHz.

En la segunda mitad de 1999 se espera el ingreso de la tecnología de 0.18 micras al mercado, lo que permitirá aumentar aún más la velocidad del procesador Pentium II.

OTROS MICROPROCESADORES DE ALTO RENDIMIENTO :

La carrera de los microprocesadores de alto rendimiento involucra a otras empresas además de Intel, cada una de las cuales tiene su propia estrategia para ganar mercado.

• El Microprocesador 6x86 de Cyrix:

A fines de 1995 e inicios de 1996, Cyrix introdujo varias versiones del microprocesador 6x86 (también conocido como M1), con superentubamiento para eliminar la dependencia de datos sin necesidad de recopilación, con velocidades de 100 Mhz, 120 Mhz y 133 Mhz. El microprocesador además incorpora tecnología superescalar similar a Pentium y Pentium Pro, lo que lo coloca con una ventaja en rendimiento de un 20% sobre Pentium y un 20% por debajo de Pentium Pro.

• El Microprocesador K5 de AMD:

A finales de 1996, AMD introdujo al mercado el microprocesador K5, que tiene microtransistores de 0.6 micras, opera con 3.3 voltios y tiene inicialmente un reloj interno de 100 Mhz. El nuevo microprocesador de AMD utiliza superentubamiento y tecnología superescalar.

• El Microprocesador Nx586 de NextGen:

Un nuevo contendiente apareció con fuerza en la palestra pues NextGen, en el primer trimestre de 1994, ya lanzó prototipos de su microprocesador Nx586 que operan a 60, 66 y 93 Mhz, con características similares a Pentium P5 en el procesamiento de enteros, según los fabricantes. A diferencia de Pentium, la unidad de punto flotante del Nx586 está empaquetada en otro microchip, lo que representa una desventaja. Desde fines de 1994 NextGen comercializa sus microprocesadores. La producción masiva del Nx586 se la realiza en las nanofacilidades de IBM, pues al igual que Cyrix solamente diseña sus microprocesadores y fabrica los prototipos. NextGen fue recientemente adquirida por AMD, pues esta ultima tenía retrasado su programa de diseño y producción de los microprocesadores K5 y K6. Como resultado de este movimiento comercial, el nuevo microprocesador Nx686 y el K6 serán en realidad un mismo microprocesador.

• El Microprocesador P7 de Intel:

Debido a la presión de la competencia, tanto en tecnología CISC como RISC, Intel ha suscrito un convenio con Hewlett-Packard para el desarrollo del microprocesador P7, que utiliza un enfoque totalmente opuesto al del Pentium Pro (P6) para procesar instrucciones CISC. En lugar de romper las instrucciones CISC en instrucciones más pequeñas similares a instrucciones RISC, el P7 las transforma en instrucciones largas (very long instruction words / VLIW). El nuevo microprocesador recibe el nombre clave de Merced y será totalmente compatible para ambientes Windows NT y HP-UX.

• Los Microprocesadores de Motorola:

Existen otros microprocesadores de uso menos amplio, utilizados en la fabricación de microcomputadoras, como los Motorola 68000, 68020, 68030 y 68040, de tecnología CISC, que se emplean en microcomputadoras Macintosh y Commodore. El microprocesador 68060 nunca llegó a introducirse pues Motorola está más interesada en impulsar la tecnología RISC.

• El Microprocesador Power PC:

La línea Power PC, de tecnología RISC, desarrollada conjuntamente por IBM, Apple y Motorola, compite con Pentium y Pentium Pro, siendo utilizados en estaciones de trabajo de ingeniería (engineering workstations), en mini computadoras y en microcomputadoras IBM, además de en microcomputadoras Macintosh. Los primeros modelos comerciales de microcomputadoras que utilizan el Power PC 601 (PPC 601) de Apple aparecieron en Marzo de 1994 bajo la denominación Power Macintosh, y las microcomputadoras de IBM a fines de 1995.

El PPC 601 posee tres unidades independientes de procesamiento como en el Pentium y el Pentium Pro (una unidad de procesamiento para enteros y dos para punto flotante), con microtransistores de 0.6 micras, y viene en tres versiones: de 60 Mhz, de 66 Mhz y de 80 Mhz. Las últimas versiones del Power PC, son el PPC 603 de bajo consumo energético para computadoras portátiles, cuya comercialización inició en la segunda mitad de 1995; el PPC 604, con cuatro unidades de procesamiento (tres unidades para enteros y una para punto flotante), es un 50% más rápido que el PPC 601 y que el Pentium P54C de 200 Mhz, con microtransistores de 0.5 micras, con reloj interno de hasta 200 Mhz; el PPC 620, que procesa la información en grupos de 64 bits, destinado a estaciones de trabajo; y el PPC 615, que incluye circuitos emuladores de microprocesadores x86.

La próxima generación no es un Power PC sino el X704, compatible con Power PC. El nuevo microprocesador está siendo desarrollado por Exponential Technology, con tecnología bipolar y velocidad del reloj de hasta 533 Mhz.

• Otros Microprocesadores RISC:

Existen también, entre otros, los R4000, R5000, R8000 y R10000 de Silicon Graphics y MIPS Technologies, los Alpha 2000, 4000, 6000, 7000 y 21064 de DEC, los PA-RISC 7200 y 8000 de Hewlett-Packard, y el SPARC, el SuperSPARC y el UltraSPARC de Sun Microsystems y Texas Instrument, utilizados en sistemas RISC, que trabajan como estaciones de trabajo de ingeniería o como servidores de redes.

A continuación se presenta una tabla comparativa del rendimiento de algunos de los microprocesadores de mayor capacidad existentes en el mercado:

Microprocesador	Fabricante	Velocidad	SPECfp_95	SPECint_95
R10000	MIPS	200 MHz	7.9	10.9
Alpha 21264	DEC	600 MHz	27.0	18.0
UltraSparc I	Sun	200 MHz	6.5	11.5
UltraSparc II	Sun	300 MHz	9.8	17.3
PA-8000	HP	190 MHz	8.8	17.1
Power PC 604	IBM-Apple-Motorola	250 MHz	9.4	6.0
Pentium	Intel	200 MHz	5.7	8.1
Pentium-Pro	Intel	200 MHz	5.7	8.1
Pentium II	Intel	300 MHz	8.1	12.1
Deschutes	Intel	400 MHz	10.4	16.1

El rendimiento de los microprocesadores es solamente uno de los factores que afecta al rendimiento de las computadoras. Mientras los procesadores Alpha están diseñados para utilizar tarjetas madre de 600 MHz (o más rápidas), los sistemas Pentium II emplean tarjetas madre de 100 MHz.

OPERACIÓN DEL COMPUTADOR

LA ORGANIZACIÓN INTERNA DE LA COMPUTADORA :

Una computadora esta conformada por los subsistemas: Procesador, Memoria, Dispositivos de Entrada y Salida.

La Organización Interna de la Computadora

EL PROCESADOR :

Es el cerebro del computador, se denomina comúnmente (Unidad central de Proceso ) CPU.
	Es una compleja pieza de circuitos la cual controla la operación del computador. Esta hecha de cientos de miles diminutos suitches y sendas por las puede transmitir información binaria. Ella puede manipular información a altas velocidades de acuerdo a un conjunto fijo de instrucciones o programas que se encuentra dentro de ella.

La razón para su aparente inteligencia es la velocidad con la cual puede ejecutar una simple instrucción. Un microprocesador puede procesar mas de 100 millones de instrucciones por segundo. Su función es ejecutar programas almacenados en la memoria principal, tomar de ellos cada instrucción, examinarla y ejecutarlas una después de la otra. La CPU está conformada por tres unidades diferentes, así: Unidad de Control, Unidad Aritmética Lógica , Registros de Almacenamiento Temporal y están contenidos en un chip muy pequeño llamado microprocesador, de un tamaño no mayor que el de la uña más pequeña. Para ver como funciona vaya a como funciona el microprocesador. Los constructores de Microprocesadores mas conocidos son INTEL y MOTOROLA.

Procesadores Intel Historia
Modelo	Año	Capacidad	Tamaño	Memoria
Procesador	Lanzamiento	del Bus	Palabra	Direccionada
8086	1978	16 bits	16	1 MB
8088	1979	8 bits	16	1 MB
80286	1982	16 bits	16	16 MB
80286	1982	16 bits	16	16 MB
80386 DX	1985	32 bits	32	4 GB
80386 SX	1988	16 bits	32	4 GB
80486 DX	1989	32 bits	32	4 GB
80486 DX	1989	32 bits	32	4 GB
80486 SX	1985	32 bits	32	4 GB
Pentium	1993	64 bits	32	4 GB

UNIDAD DE CONTROL :

Dirige las operaciones de todas las otras unidades del computador incluyendo los dispositivos periféricos. Administra todos los recursos de la computadora, es como un policía dirige el flujo de datos entre por la CPU y la computadora. Unidad de control contiene las instrucciones de la CPU para llevar a cabo la ejecución de comandos. La unidad de control obtiene las instrucciones de la memoria, las interpreta y luego las transmite al componente apropiado para que efectué la labor que se indica.

UNIDAD ARITMETICA LOGICA :

Cuando una instrucción en un programa involucra Aritmética o lógica, la unidad de control le pasa el control a la ALU (Unidad Aritmética Lógica) que se encarga de realizar las operaciones de tipo aritmético y lógico.

LOS REGISTROS :

Los registros son un conjunto de lugares donde el procesador almacena datos mientras trabaja sobre ellos. La figura muestra los registros de un microprocesador 8088, 8086, 286.

Registros de un microprocesador	Definición de los registros
	Cada uno de ellos es una parte Integral del procesador. Procesadores posteriores tienen dos registros mas, con capacidad mayor para el almacenamiento de información. Es un área temporal por la cual pasan los datos mientras están siendo procesados El primer grupo de registros AX, BX, CX y DX también llamados de propósito general, son utilizadas para realizar operaciones.

Los procesadores 386 y posteriores tienen 8 registros de propósito general, y son EAX, EBX, ECX, EDX, ESI, EDI, EBP y ESP.

El tamaño del registro varia entre 16 o 32 bits, dependiendo del microprocesador.

El grupo de registros ( CS, DS, SS) de segmento se usan para ayudar al procesador a encontrar su camino por la memoria del computador. Son útiles para ayudar en los procesos de toma de datos de la memoria. CS, indica donde se almacena un programa en memoria, DS sirve para localizar datos en memoria.

El ultimo grupo de registro ayudan a los anteriores y son: IP Registro apuntador de Instrucciones, guarda el lugar de memoria en que se encuentra la instrucción siguiente a ejecutar por el procesador. Los otros (SI y DI) ayudan en tareas de movimiento de datos.

LA MEMORIA :

Está compuesta por un número de celdas consecutivas llamadas byte, cada byte pueden almacenar un carácter de información.
La Memoria con Datos
Cada byte está conformado por 8 bits y el computador sabe donde se encuentra en memoria porque cada byte tiene un número único que la identifica, llamada dirección, por medio del cual los programas las localizan o referencian. La memoria la utilizamos para almacena datos y programas. Su constitución física era hasta hace unos años formada por núcleos magnéticos. Los computadores actuales usan para la memoria el componente básico llamado Chip electrónico. Debido a que el elemento anterior es más pequeño y barato se ha logrado reducir el costo de los equipos y el tamaño. La capacidad de almacenamiento de un computador puede expresarse en función del número de bytes que puede almacenar. Un byte son 8 bits. La grafica muestra como almacena la computadora la palabra AMOR cada carácter en memoria se representa por una secuencia de unos y ceros llamada código ASCII.

LA MEMORIA RAM :

En la memoria RAM se almacenan las instrucciones y los datos que el computador maneja, es una memoria volátil lo cual significa que al apagar el computador se borra. Para efecto de su administración técnica se conocen las siguientes divisiones:

La Memoria RAM 1Mbyte

LA MEMORIA RAM CONVENCIONAL :

Es el lugar donde se ejecutan los programas, donde la computadora realiza cálculos y donde se carga el S. Operativo. La máxima cantidad de memoria convencional es 640 Kbytes

MEMORIA SUPERIOR :

A la memoria situada en la dirección comprendida entre 640 Kbytes y 1 Mbyte se llama memoria superior, y tiene un tamaño de 384 Kbyte. En ella se almacena los programas que dan soporte algunas partes del hardware. El PC (computador personal) original usaba sólo una parte de esta memoria para su BIOS, el sistema básico de Entrada / salida que proporcionaba al PC las instrucciones de bajo nivel para controlar periféricos como unidades de disco y el teclado. Otra pequeña parte se utilizó para la memoría de vídeo, donde se almacena la información que se visualizará en los monitores monocromos o en color. Hoy , el área de memoría superior todavía no se ha llenado con la ROM. Los primeros 128 Kb se utilizan para la memoria de vídeo : los sistemas gráficos monocromo, CGA, EGA o VGA de la mayoría de los PC. Los siguientes 128 Kb están reservados para ROM instalables como la ROM de vídeo y la ROM del controlador de disco duro. Los últimos 128 Kb están reservados para la ROM BIOS.

MEMORIA EXTENDIDA :

Es la memoria por encima de 640 Kbyte, aparece cuando los constructores de software y de computadores se dieron cuenta que 1Mbyte era muy poca memoria. Toda la memoria por encima de 640 Kbytes es memoria extendida.

MEMORIA ALTA :

Son los primeros 64 Kbyte de la memoria extendida.

MEMORIA EXPANDIDA :

Los usuarios de hojas de cálculo fueron los primeros que reclamaron más memoria. Cuando se trabaja con ellas , está almacenando en memoria; cuanto más memoria tenga, mayor será la hoja de cálculo que pueda crear. Para grandes usuarios de estos programas 640 Kbyte no fue suficiente. Se propuso una solución que utilizaba una combinación de hardware y software. LOTUS, INTEL, MICROSOFT y constituye una forma para acceder memoria hasta a 32 Mbytes por encima de la memoria convencional. La memoria expandida no significa que sea memoria más allá de la marca de 1 Mb, ni los programas pueden ejecutarse en esa zona. Al contrario, es más bien un área de almacenamiento de memoria sobre una tarjeta de expansión compatible EMS situada dentro del ordenador. Los programas compatibles EMS pueden acceder a la memoria de la tarjeta, lo cual significa que el programa puede acceder a más memoría para almacenar datos.

MEMORIA ROM (MEMORIA DE SOLO LECTURA) :

En la memoria ROM se encuentran almacenados procedimientos que la computadora debe realizar en el momento en que se enciende: algunas de ellas son verificación de memoria, de conexión de periféricos como teclado, impresora, detectar el disco con sistema de arranque etc. También se encuentra la ROM BIOS que está activa todo el tiempo y se encarga con el sistema operativo de realizar actividades de control de dispositivos de periféricos.

EL RELOJ INTERNO DE LA COMPUTADORA :

Todos los microcomputadores tiene un sistema de reloj, que es utilizado por las computadoras para tomar el tiempo de sus operaciones de procesamiento. Las primeras computadoras operaban a 4.77 mega hertz. Hertz es una medida de los ciclos de un reloj por segundo. Un ciclo es el tiempo que le toma realizar una operación, como mover un byte de un lugar de la memoria a otro.

CONECTAR DISPOSITIVOS A UN COMPUTADOR :

Los PC modernos se diseñan para que el usuarios puedan abrirlos y adaptar o configurar estas maquinas para sus necesidades particulares. Todas las tarjetas principales de los PC, traen entre cuatro y ocho ranuras de expansión que sirven como extensiones del bus de la computadora. Estas ranuras proveen la manera para que los componentes que no están conectados o soldados físicamente a la tarjeta principal puedan tener acceso al bus de la computadora. Generalmente, las únicas excepciones son el teclado y algunas veces el ratón. Las ranuras de expansión se utilizan para tres propósitos: 

1. Dar a los dispositivos integrados, como discos duros y flexibles, acceso al bus de la computadora a través de tarjetas controladoras. 

2. Proveer puertos de E/S en la parte trasera de la computadora para dispositivos externos como monitores, módems externos, impresoras y el ratón. 

3. Dar a los dispositivos especiales acceso a la computadora; por ejemplo, una tarjeta de aceleración, que aumenta la velocidad de procesamiento, es un dispositivo integrado que obtiene acceso a la CPU y memoria de la computadora por medio del bus. 

Las primeras dos son funciones de E/S. Los adaptadores que cubren estos propósitos no sólo proveen un puerto al cual se pueden conectar estos dispositivos, también sirven como traductores entre el bus y el mismo dispositivo. Algunos adaptadores incluso hacen una gran parte del procesamiento de datos. Por ejemplo, una tarjeta de controlador de video provee un puerto en la parte trasera de la PC donde se conecta el monitor, y también contiene y administrar la memoria de video, además de efectuar el procesamiento requerido para desplegar imágenes en el monitor. 

La mayoría de los fabricantes no integran el controlador del disco a la tarjeta principal porque no pueden anticipar qué tipo de disco duro va a querer el usuario de PC. En forma similar, integrar puertos de módems, dispositivos apuntadores e impresoras, así como interfaces de dispositivos, limitarían las opciones del usuario. Proporcionar ranuras de expansión en lugar de construir las interfaces para estos dispositivos en la computadora permite al usuario decidir cuántos puertos y de que tipo instalar. 

Cuando compras una PC completa, generalmente incluye una tarjeta controladora de disco a la cual se conectan los discos duros y flexibles, un controlador de video para el tipo de monitor que tienes y una tarjeta de E/S que proporciona puertos de tipo general en la parte trasera de la computadora para otro tipos de dispositivos.