El documento describe el funcionamiento básico de un computador moderno basado en el diseño de von Neumann. Los tres conceptos clave son: 1) los datos e instrucciones se almacenan en la misma memoria, 2) los contenidos de la memoria se direccionan por su posición sin importar el tipo de dato, y 3) la ejecución sigue una secuencia de instrucciones de forma consecutiva. El procesador ejecuta instrucciones leyéndolas de la memoria y realizando las operaciones especificadas, repitiendo este ciclo de captación-

1. Perspectiva de Alto Nivel del Funcionamiento y
de las interconexiones del computador
Capítulo 3
Fecha de presentación
Debemos poder contestar las preguntas, Qué aspectos de diseño son los
que permite que los componentes del computador pueda realizar sus
funciones básicas.
Podemos describir los conceptos que permiten manejar y controlar la
gestiones de proporciona las estructuras arriba señaladas.

2. Componentes del Computador
Actuales.
Su diseño se basa en el diseño de creado
por John von Neumann, en el Instituto de
Estudios Avanzados de Priceton (Institute
for Advances Studies Priceton) conocido
como IAS. Los Tres conceptos Básicos:
o Los datos y las instrucciones se almacenan en
una sola memoria de lectura-escritura.
o Los contenidos de esta memoria se direccionan
indicando su posición, sin considerar el tipo de
dato contenido en la misma.
o La ejecución se produce siguiendo una
secuencia de instrucción tras instrucción (a no
ser que dicha secuencia se modifique
explícitamente).
Secuencia de
funciones
lógicas y
aritméticas
Secuencia de
funciones
lógicas y
aritméticas
Programación Software
Señales de control
Códigos de
instrucción
Datos Resultado
s
Secuencia de
funciones
lógicas y
aritméticas
Programación Hardware
Datos
Resultado
s

3. ¿Cómo se suministran las Señales de Control?
El programa se realmente una secuencia de pasos.
Para cada paso, se requiere un nuevo conjunto de
señales de control.
Se asocia un código específico a cada posible
conjunto de señales de control. Se añade al
hardware de uso general una parte encargada de
generar las señales de control a partir del código.
En vez de tener que reconfigurar el hardware para
cada programa, se necesita es proporcionar una
nueva secuencia de códigos, una instrucción, y una
parte del hardware interpreta cada instrucción y
genera las señales de control.
Elementos necesarios:
o Un Intérprete de instrucciones y
o Un módulo de uso general para las funciones
aritméticas y lógicas.
Instrucción
Datos
Instrucción
Datos
.
.
.
.
.
.
.
.
.
0
1
2
.
.
.
.
.
.
n-2
n-1
MAR
MBR
E/S
BR
PC
IR
Unidad de
ejecución
E/S AR
CPU
Modulo de E/S
...
Registros
Bus del
Sistema
PC= Ctrl. de prog.
IR= Reg. de inst.
MAR= Reg. dir. mem.
MBR=Reg. buff. mem.
E/S AR= Reg. dir. E/S
E/S BR= Reg. buff. E/S

4. Funcionamiento del computador
• El procesador se encarga de ejecutar las instrucciones especificadas en el programa. La
forma más simple consta de dos etapas:
• El procesador lee (capta) la instrucción de memoria.
• Ejecuta. Esto consiste en la repetición del proceso de captación y ejecución de instrucción.
El Procesamiento que requiere una instrucción se denomina ciclo de instrucción.
• Ciclo de ejecución se para solo si:
o La máquina se Desconecta.
o Se produce algún tipo de Error Irrecuperable o Ejecuta una instrucción del programa
que Detiene al computador.
Ciclo de captación Ciclo de ejecución
Ciclo de ejecuciónCiclo de captación

5. Los Ciclos de Captación y Ejecución.
• Inicio de Ciclo de instrucción.
• El CPU capta una instrucción de Memoria, utiliza el reg. PC
(Program Counter) para seguir la pista de las instrucción que
debe captarse a continuación e incrementa PC (prox dir. mem.)
• La instrucción captada se almacena en el reg. de CPU llamado
IR (“código binario” que especifica la acción que debe
realizarla CPU. La CPU interpreta y lleva a cabo la acción
requerida.)
Cuatro Tipos de Etapas que puede realizar:
o Procesador – Memoria: Debe transferir datos desde CPU a MEM o
viceversa.
o Procesador – E/S: Debe transferir datos a o desde Medio externo y
CPU.
o Procedimiento de Datos: Realiza operaciones aritmética o lógica
con los datos.
o Control: Especifica la cual será la siguiente acción.
DirecciónCodop
0
3
4
15
Formatodeinstrucción
0
1
15
Magnitud
Formatodeenteros

6. Estados del Ciclo de Instrucción.
Captación
de
instrucción
Captación
de
operando
Almacena-
miento de
operando
Cálculo de
la dir. de
operando
Operación
con datos
Cálculo de
la dir. de
operando
Decodifica
-ción de la
operación
de la
instrucción
Calculo de
la dir. de
instrucción
Varios
resultados
Varios
operandos
Cadena o vector de datosInstrucción completada captar
siguiente instrucción
Nota: Algunos estados pueden no darse y otros pueden visitarse más de una vez.

7. Ciclo de Instrucción
Operación con los
datos
• DO, data
operation
Alamacenamiento
de operando
• OS, operand
store

8. Programa Temporización E/S
Fallo de
hardware
Interrupciones
• Generadas por alguna condición que se produce como resultado de la
ejecución de una instrucción.
• Generadas por un temporizador interno al procesador, OS.
• Generadas por un controlador de E/S, indicando la finalización sin
problema o avisando cierta condiciones de error.
• Generadas por un fallo tal como la falta de potencia de alimentación o un
error de paridad en la memoria.