El documento describe el funcionamiento de los microprocesadores. Un microprocesador realiza instrucciones en ciclos sincronizados con un reloj. La arquitectura de un microprocesador incluye una unidad de procesamiento, memoria caché, registros y puertos para comunicarse con otros circuitos. El documento también explica los diferentes tipos de memoria en una computadora, incluyendo la RAM, ROM y memoria caché.

1. Edwin Cáceres Blas
Edwin Cáceres Blas
Microprocesador:
Funcionamiento:
Cada una de estas fases se realiza en uno o varios ciclos de CPU, dependiendo de la estructura
del procesador, y concretamente de su grado de segmentación. La duración de estos ciclos
viene determinada por la frecuencia de reloj, y nunca podrá ser inferior al tiempo requerido para
realizar la tarea individual (realizada en un solo ciclo) de mayor coste temporal. El
microprocesador se conecta a un circuito PLL, normalmente basado en un cristal de
cuarzo capaz de generar pulsos a un ritmo constante, de modo que genera varios ciclos (o
pulsos) en un segundo. Este reloj, en la actualidad, genera miles de megahercios.
Rendimiento:
El rendimiento del procesador puede ser medido de distintas maneras, hasta hace pocos años
se creía que la frecuencia de reloj era una medida precisa, pero ese mito, conocido como «mito
de los megahertzios» se ha visto desvirtuado por el hecho de que los procesadores no han
requerido frecuencias más altas para aumentar su potencia de cómputo.
Durante los últimos años esa frecuencia se ha mantenido en el rango de los 1,5 GHz a 4 GHz,
dando como resultado procesadores con capacidades de proceso mayores comparados con los
primeros que alcanzaron esos valores. Además la tendencia es a incorporar más núcleos dentro
de un mismo encapsulado para aumentar el rendimiento por medio de una computación
paralela, de manera que la velocidad de reloj es un indicador menos fiable aún. De todas
maneras, una forma fiable de medir la potencia de un procesador es mediante la obtención de
las Instrucciones por ciclo

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Arquitectura:
El microprocesador tiene una arquitectura parecida a la computadora digital. En otras palabras,
el microprocesador es como la computadora digital porque ambos realizan cálculos bajo un
programa de control. Consiguientemente, la historia de la computadora digital ayuda a entender
el microprocesador. El hizo posible la fabricación de potentes calculadoras y de muchos otros
productos. El microprocesador utiliza el mismo tipo de lógica que es usado en la unidad
procesadora central (CPU) de una computadora digital. El microprocesador es algunas veces
llamado unidad microprocesador (MPU). En otras palabras, el microprocesador es una unidad
procesadora de datos. En un microprocesador se puede diferenciar diversas partes:
 Encapsulado: es lo que rodea a la oblea de silicio en si, para darle consistencia, impedir
su deterioro (por ejemplo, por oxidación por el aire) y permitir el enlace con los conectores
externos que lo acoplaran a su zócalo a su placa base.
 Memoria caché: es una memoria ultrarrápida que emplea el procesador para tener alcance
directo a ciertos datos que «predeciblemente» serán utilizados en las siguientes
operaciones, sin tener que acudir a la memoria RAM, reduciendo así el tiempo de espera
para adquisición de datos. Todos los micros compatibles con PC poseen la llamada caché
interna de primer nivel o L1; es decir, la que está dentro del micro, encapsulada junto a él.
Los micros más modernos (Core i3, Core i5, core i7, etc.) incluyen también en su interior
otro nivel de caché, más grande, aunque algo menos rápida, es la caché de segundo nivel
o L2 e incluso los hay con memoria caché de nivel 3, o L3.
 Coprocesador matemático: unidad de coma flotante. Es la parte del micro especializada
en esa clase de cálculos matemáticos, antiguamente estaba en el exterior del procesador
en otro chip. Esta parte está considerada como una parte «lógica» junto con los registros,
la unidad de control, memoria y bus de datos.
 Registros: son básicamente un tipo de memoria pequeña con fines especiales que el micro
tiene disponible para algunos usos particulares. Hay varios grupos de registros en cada
procesador. Un grupo de registros está diseñado para control del programador y hay otros
que no son diseñados para ser controlados por el procesador pero que la CPU los utiliza en
algunas operaciones, en total son treinta y dos registros.
 Memoria: es el lugar donde el procesador encuentra las instrucciones de los programas y
sus datos. Tanto los datos como las instrucciones están almacenados en memoria, y el
procesador las accede desde allí. La memoria es una parte interna de la computadora y su
función esencial es proporcionar un espacio de almacenamiento para el trabajo en curso.
 Puertos: es la manera en que el procesador se comunica con el mundo externo. Un puerto
es análogo a una línea de teléfono. Cualquier parte de la circuitería de la computadora con

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la cual el procesador necesita comunicarse, tiene asignado un «número de puerto» que el
procesador utiliza como si fuera un número de teléfono para llamar circuitos o a partes
especiales.
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TIPOS DE MEMORIA:
Hay varios tipos diferentes de memoria en tu computadora. La memoria principal del
sistema es la memoria física o memoria de acceso aleatorio (RAM, Random Access
Memory). Puedes leer y escribir datos en la memoria RAM y se encuentra en todos los
equipos. Además, el equipo tiene memoria de sólo lectura (ROM, Read Only Memory) y
memoria caché. La memoria virtual se encuentra en los sistemas operativos y de escritorio,
sin embargo, no todos los equipos tienen memoria virtual. El equipo también cuenta con
una memoria de almacenamiento o memoria a largo plazo en forma de un disco duro y
puede tener una unidad extra de disco.
Función de memoria:
La RAM se compone de circuitos integrados que se llaman chips. Cada circuito tiene
millones de ubicaciones de almacenamiento llamadas células. Las células se componen de
un transistor y un condensador que trabajan juntos con la ayuda de un
circuito controlador de memoria para leer y escribir datos en el ordenador. La Unidad Central
de Procesamiento (CPU, Central Processing Unit) del ordenador está conectada al
circuito controlador de memoria a través de cables que se llaman BUS. Esta tecnología
determina la velocidad a la que se transmiten los datos entre la CPU y el
circuito controlador de memoria en tu ordenador. La ROM básica contiene
las instrucciones críticas necesarias para iniciar el equipo. La ROM se almacena en chips
de la placa base y no puede ser cambiada, borrada o eliminada. La ROM es mucho más
lenta que la RAM. Si la RAM de tu equipo se llena, la memoria virtual aparece. El sistema
operativo mueve los datos e instrucciones de programa de la memoria RAM al disco duro y
accede a ellos cuando sea necesario. Lo hace a través de un archivo de paginación que no
se considera parte de la memoria RAM. La memoria virtual ayuda a tu memoria a corto
plazo en la gestión eficiente. Hay dos niveles de memoria caché que pueden estar
disponibles para tu CPU. La de nivel 1, la caché primaria, es una pequeña cantidad de
memoria disponible para apoyar a la Unidad Central de Procesamiento (CPU). Permite el
acceso fácil y rápido a los datos que usa el procesador de forma coherente. La de nivel 2,
la caché secundaria, reside en una tarjeta de memoria y la cantidad de memoria depende
de la CPU de tu computadora. Un circuito integrado en la placa base controla la caché de
nivel 2 para reducir el tiempo que la CPU tiene que esperar los datos desde la memoria
principal.
Disco duro:

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PLATO: El disco duro está formado por una pila de discos a los que se les llaman platos
CARA: Es el lado superior e inferior del disco
CABEZAS: Son las encargadas de escribir y leer información. En cada cara se encuentra
una cabeza de lectura/escritura o en algunos discos duros podemos encontrar hasta dos
cabezas en cada cara, las cabezas del disco se posicionan en el sector correspondiente
del disco para leer o grabar determinada información siendo el motor de la pila de discos el
encargado de girar y el cabezal de adelantarse o atrasarse según el sector en el que vaya
a leer o grabar
Motor: Es el encargado de hacer girar los platos
Pista: Es la circunferencia de una cara
Cilindro: Es el conjunto de todas las pistas del disco duro
Las cabezas y cilindros comienzan a numerarse desde el cero y los sectores desde el uno.
En consecuencia, el primer sector de un disco duro será el correspondiente a la cabeza 0,
cilindro 0 y sector 1.
Sector: Es cada una de las divisiones de una pista cada sector almacena 512 o 1024 bytes
El sector de arranque es el primer sector de todo disco duro (cabeza 0, cilindro 0, sector
en ese sector se almacena un pequeño programa llamado master boot que es el encargado
de bootear de la unidad correspondiente y así iniciar nuestro sistema operativo
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CALCULAR EL NUMERO DE SECTORES Y LA
CAPACIDAD DE UN DISCO DURO
El número total de sectores de un disco duro se puede calcular: nº sectores = nº caras * nº
cilindros* nº sectores/pista. Por tanto, cada sector queda unívocamente determinado si
conocemos los siguientes valores: cabeza, cilindro y sector. Por ejemplo, el disco duro
ST33221A de Seagate tiene las siguientes especificaciones: cilindros = 6.253, cabezas =
16 y sectores = 63. El número total de sectores direccionables es, por tanto, 6.253*16*63 =
6.303.024 sectores. Si cada sector almacena 512 bytes de información, la capacidad
máxima de este disco duro será de 6.303.024 sectores * 512 bytes/sector = 3.227.148.228
bytes ~ 3 GB. ..
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