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Capítulo 10:

 CPU. Organización o estructura. Memoria

D. Organización de la computadora

A pesar de la gran diversidad de formas de las computadoras, todas ellas tienen en común que sirven para procesar datos y devolver información. Para entender cómo se procesan los datos y cómo se devuelve la información, es útil considerar la organización de la computadora.

Las computadoras personales actuales, tienen en común (al menos hasta hace poco tiempo), que tienen un procesador, memoria, una interfaz y dispositivos de entrada y salida (figura 16). Sin embargo, las computadoras multiprocesadores se están volviendo más comunes cada vez. Aunque su organización es una generalización de la organización de las computadoras monoprocesador.

La unidad central de proceso (conocida como el procesador), la memoria y la interfaz de entrada y salida, componen la unidad computacional.
CPU. Organización o estructura. Memoria
Figura. 16. Organización básica de las computadoras.

Una computadora opera fundamentalmente en pasos de tiempo discreto. Las computadoras son dispositivos regidos por el tiempo, en donde los pasos del tiempo los proporciona de manera periódica un reloj central de acuerdo a su frecuencia de operación. Cuando decimos: "... tengo una computadora de 1GHz...", significa que la computadora requiere 1 nanosegundo para realizar un tick. Una operación puede tomar varios ticks en realizarse. La velocidad de la computadora se expresa en unidades de millones de instrucciones por segundo (MIPS). Nuestra computadora de 1GHz (la velocidad del reloj) puede tener una velocidad computacional de 200 MIPS.

1) Memoria: La memoria de la computadora es un arreglo de circuitos electrónicos capaces de mantener la polaridad de sus elementos por el tiempo que se encuentre encendida la computadora. Usualmente se le conoce como RAM (Memoria de acceso aleatorio).

En la memoria se alojan los programas que se están ejecutando y generalmente los datos que deben utilizar esos programas. Dentro de los programas que debe ejecutar la computadora, el principal de ellos es el sistema operativo.

El sistema operativo es un programa de computadora que se encarga de administrar los recursos del sistema de cómputo. Otros programas son los compiladores, traductores, demonios (programas que se ejecutan sin que se entere el usuario y que constantemente están revisando una tarea específica), etcétera.

2) CPU: La Unidad Central de Procesos (CPU), se encarga de calcular y distribuir las tareas que se deben ejecutar. Entre sus funciones está la de hacer solicitudes a la memoria para obtener todos los datos necesarios para realizar su computación; también está la de hacer gestiones a la interfaz de entrada y salida para permitir la lectura de los caracteres del teclado, los clicks del ratón, mostrar las ventanas en el monitor, etc.

Frecuentemente, en las computadoras de un solo CPU, la velocidad de proceso se ve frenada por la capacidad de transmitir datos de un lado al otro, entre el CPU, la memoria y la interfaz de E/S. Antiguamente, las computadoras podían transmitir datos en conjuntos de 8 bits, ahora las computadoras pueden transmitir hasta 64 bits en cada tick del reloj (aunque a la fecha hay equipos de cómputo de 128 bits, pero son dedicados a consolas de juegos).

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