Trabajo Arquitectura FINAL

Facultad de Ingeniería

Departamento de Gestión de la Tecnología

Arquitectura del Computador

Trabajo Final: Lógica programable, organización de elementos

del computador, memorias, unidades in/out y unidades de

control cableado.

Autores:

Vanessa Quintero

Daniel Aguilera

Williams Dios

Caracas, 20 de Marzo de 2012

TABLA DE CONTENIDO

I.

INTRODUCCIÓN……………………………………………………………………………………………

………….. 01

II.

DESARROLLO………………………………………………………………………………………………

……………02

Lógica Programable (PDL)

……………………………………………………………………………… 04

o Simbología

…………………………………………………………………………………….. 05

Organización Básica y Descripción de los Elementos del Computador

……… 08

o Unidad Central de Procesamiento …………………………………………………

08

o Unidad de Control

…………………………………………………………………………. 08

o Unidad Aritmético-

Lógica……………………………………………………………….. 09

Estructura y organización de la

memoria………………………………………………… 08

Tipos de MEMORIA

o ROM……………………………………………………………………… 09

o RAM……………………………………………………………………… 11

o DRAM……………………………………………………………………. 12

o SRAM……………………………………………………………………. 13

o PROM……………………………………………………………………. 14

o EPROM………………………………………………………………….. 15

o EEPROM………………………………………………………..………. 16

Unidad de Control Cableada, Unidad de Control Microprogramada……....

17

o Unidad de Control Cableada……………..........................……………… 12

Características.................

Elementos y Diagrama....................

o Unidad de Control Microprogramada…………..................……………. 13

Características ........................................................

Elementos y Diagrama.....................

o Comparación entre UC Cableada y UC Micropogramada ……....…. 13

Unidades de Entrada/salida ...........….......................……………………… 20

o Transmisión Asíncrona

…………………………………………………………………….. 12

o Transmisión Síncrona

………………………………………………………………………… 12

o Buses

…………………………………………………………………………………………………………

o Interrupciones

………………………………………………………………………………………….

III. CONCLUSIONES

IV. REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

I. INTRODUCCIÓN

Las computadoras electrónicas modernas en poco tiempo, se han integrado de tal

manera a nuestra vida cotidiana, que resulta imposible pensar en una vida sin ellas.

El presente trabajo tiene como objetivo, comprender la importancia de la Lógica

Programable los cuales son circuitos integrados conformados por diferentes tipos de

compuertas lógicas y de flip-flops dispuestos a voluntad del diseñador, la organización

básica y los elementos de un computador así como la función e importancia de cada

elemento.

La estructura, organización y tipos de memorias de un computador y la función

o usos más comunes de cada tipo, como lo son las memorias ROM, RAM, SRAM, etc.

Se explicara además la unidad de control cableada y la microprogramada sus

diferencias y/o similitudes y por último se hablara de las unidades de entrada y salida.

II. DESARROLLO

Lógica Programable (PDL).

Los dispositivos de lógica programable PLD (por sus siglas del inglés

Programmable Logic Device) son circuitos integrados conformados por diferentes tipos

de compuertas lógicas y de flip-flops que son dispuestos a voluntad del diseñador del

circuito. Los PLD pueden ser programados por el usuario para implementar funciones

lógicas en diferentes situaciones, siendo los PLD una manera más sencilla de

reemplazar varios circuitos integrados para implantar la misma función lógica.

Entre las ventajas más notorias de un PLD se encuentran las siguientes:

Los PLD representan menor costo para fabricantes.

Pueden reemplazar funciones de otros dispositivos lógicos.

Reducción de espacio en baquelitas donde se coloca el circuito impreso.

Menor requerimiento de potencia para su implantación.

En un PLD típico se tienen arreglos de compuertas lógicas, un arreglo

conformado por compuertas AND al cual se le conoce como plano AND y un segundo

arreglo conformado por compuertas OR el cual se conoce como plano OR. Los PLD

pueden ser clasificados de acuerdo a los planos que tengan.

De acuerdo por lo dicho por Moran (2006), “Las variables de entrada (que

vienen de las terminales externas del dispositivo) tienen interconexiones hacia uno de

los planos, a través de compuertas con salidas complementarias (es decir con una

salida inversora y una no-inversora ); y salidas de los planos, conectadas a las

terminales externas del dispositivo, por elementos lógicos como pueden ser:

inversores, compuertas OR y flip-flop’s; además, en algunos casos existe

retroalimentación de las salidas hacia uno de los planos, para tomarlas como entradas

nuevamente (aplicación utilizada frecuentemente en el caso de lógica secuencial).La

programación se lleva a cabo por medio de conexiones fusibles; de tal forma que en

una compuerta OR, una entrada con conexión fusible “ Fundida o Quemada ” (fusible

abierto) funcione como un cero lógico y una conexión intacta como el valor de la(s)

variable(s) de entrada.”

Simbología en los PLD.

En la figura 1 se muestran la organización de un PLD de dos entradas, en la cual

se muestra la simbología típica adoptada por los fabricantes de PLD.

Según Moran (2006), “Los fabricantes han sustituido el símbolo del inversor y

del no-inversor en uno solo; pero, con dos salidas complementadas. Han simplificado

las líneas de entrada a una compuerta AND u OR, por medio de una sola línea. Las

conexiones entre compuertas se representan mediante una “X” o un punto. Las “X” se

encuentran en el Plano programable y describen una conexión fusible intacta. En el

Plano fijo, un punto representa una conexión fija y que por supuesto, ya no puede

cambiarse. La ausencia de estos dos símbolos en un cruce de líneas significa que no

existe conexión entre ellas.”

Figura 1: Simbología adoptada en los PLD

Fuente: Moran (2006). Dispositivos Lógicos Programables. Universidad de Guadalajara.

México.

Organización básica y descripción de los elementos del computador

Para llevar a cabo la descripción de los elementos más importantes en la

estructura de un computador es necesario las funciones que lleva a cabo este equipo y

conocer los componentes más relevantes para el desarrollo de estas funciones. Entre

las principales funciones que son llevadas a cabo un computador se encuentran las

siguientes:

Recibir entradas. Se conoce como las entradas a los datos seleccionados para su

procesamiento.

Producir salidas. Se entiende a las salidas como el despliegue de los resultados del

procesamiento de las entradas.

Procesar información.

Almacenar información.

Entre los principales elementos de un computador se encuentran los siguientes:

Unidad Central de Procesamiento: Conocido como el CPU por sus siglas del inglés

central processing unit. En el CPU el usuario provee al computador patrones de bits de

entrada y este sigue las instrucciones previamente programadas para convertir esta

entrada en un patrón de bits de salida y ser devuelta al usuario. La conversión de los

patrones de entrada a salida son llevadas a cabo por el CPU, el cual interpreta y se

encarga de seguir las instrucciones en cada uno de los programas. El CPU realiza

operaciones aritméticas lógicas con los datos de entrada y entabla comunicación con

las demás partes del sistema. Un CPU está compuesto por una amplia gama de

circuitos electrónicos.

Unidad de Control: Representa el corazón del procesador. La unidad de control lleva a

cabo tres funciones principales que son: Leer e interpretar instrucciones del programa,

dirigir la operación de los componentes internos del procesador y controlar el flujo de

programas y datos desde y hacia la RAM. La unidad de control se destaca por poseer

registros que no son más que áreas de almacenamiento de trabajo de alta velocidad,

los cuales solo pueden almacenar unos cuantos bytes. Los registros son utilizados para

una gran cantidad de procedimientos puesto a que los mismos facilitan el movimiento

de datos e instrucciones entre la RAM, la unidad de control y la unidad aritmético-

lógica.

Unidad Aritmético-Lógica: se le puede llamar también como la ALU (por sus siglas del

inglés Aritmetic Logic Unit). La ALU es la encargada de realizar todos los cálculos

(suma, multiplicación) y todas las operaciones lógicas (comparaciones de números o

letras) en un computador.

Estructura y organización de la memoria

Las memorias son los dispositivos de almacenamiento de datos e instrucciones

en una computadora.

Llamamos sistema de memoria al conjunto de estos dispositivos y los algoritmos

de hardware y/o software de control de los mismos. Diversos dispositivos son capaces

almacenar información, lo deseable es que el procesador tuviese acceso inmediato e

ininterrumpido a la memoria, a fin de lograr la mayor velocidad de procesamiento.

Desafortunadamente, memorias de velocidades similares al procesador son muy caras.

Por esta razón la información almacenada se distribuye en forma compleja en una

variedad de memorias diferentes, con características físicas distintas.

Una clasificación funcional de las memorias es la siguiente:

a) Memoria interna : Constituida por los registros internos de la CPU.

b) Memoria central (o principal): Almacena programas y datos, es relativamente

grande, rápida y es accedida directamente por la CPU a través de un bus.

c) Memoria secundaria : Se usa para el almacenamiento de programas del sistema y

grandes archivos. Su capacidad es mucho mayor que las anteriores pero más lenta y el

acceso a la misma por parte de la CPU en indirecto. Las principales tecnologías son la

magnética y la óptica.

Se pueden definir algunos parámetros generales aplicables a todas las memorias

a) Unidad de almacenamiento: Bit.

b) Capacidad de almacenamiento: Cantidad de bits que puede almacenarse. Si bien

la unidad de almacenamiento es el bit, muchas veces se usa el byte. Así encontramos

capacidades en Kb (1Kb = 1024 bytes), en Mb (1Mb = 1024 Kb), en Gb (1Gb = 1024

Mb), etc. Las memorias se consideran organizadas en palabras, cada palabra es un

conjunto de bits a los cuales se accede simultáneamente.

c) Tiempo de acceso (ta): Es el que se tarda en leer o escribir una palabra en la

memoria desde el momento que se direcciona. La velocidad de acceso ba=1/ta se

mide en palabras/segundo.

d) Tipo de acceso:

Acceso aleatorio : cuando el tiempo de acceso es similar para cualquier posición

Acceso serie : cuando el tiempo de acceso depende de la posición que ocupa la palabra

dentro de la memoria.

e) Tiempo de ciclo (tc): Indica el mínimo tiempo entre dos accesos sucesivos a la

memoria. El tiempo tc es mayor que el tiempo ta. El ancho de banda de una memoria

se define como la inversa de tc y es un indicativo de la cantidad de palabras

procesables por unidad de tiempo.

f) Medio físico

- Electrónicas : construidas con semiconductores.

- Magnéticas : basadas en el fenómeno de histéresis de los materiales ferromagnéticos.

- Ópticas : utilizan la tecnología láser.

g) Estabilidad

- Volatilidad : el contenido de la memoria se pierde cuando se suspende la alimentación

eléctrica.

- Almacenamiento dinámico : El bit se almacena como carga de una capacidad parásita

de un transistor MOS. La información se pierde cuando el capacitor se descarga lo que

hace necesario un refresco periódico para restaurar el contenido antes que se

deteriore.

- Lectura destructiva (DRO): Al efectuar la lectura se pierde la información, por lo cual

dicho proceso debe acompañarse de una restauración.

Tipos de Memorias

Memorias aleatorias de sólo lectura (ROM)

Estas memorias una vez programadas sólo realizan operaciones de lectura. No son

volátiles pueden utilizarse para almacenar códigos, generadoras de caracteres,

funciones aritméticas complejas, unidades de control micro programadas,

almacenamiento de partes del sistema operativo (BIOS), entre otras. La organización

interna de estas memorias es similar a las RAM de lectura/escritura. La parte de

entrada/salida es más sencilla por cuanto sólo es necesario considerar las salidas, de

igual manera que las líneas de control. A pesar que las ROM son memorias RAM, se

suele utilizar este último término para hacer referencia a las memorias de

lectura/escritura.

Memorias ROM

Se utilizan diodos y transistores. Se utilizan las conexiones para indicar un 1, y no

conexiones para indicar un 0, como puede verse en la figura 11. La presencia o no de

un elemento acoplador (diodo) es realizada por el fabricante al cual hay que

suministrarle la información requerida.

Figura 11

Los diodos se

utilizan como elementos

acopladores. La

conexión de varios a una misma línea, implementa la función OR de las señales de

entrada. Puede decirse entonces que una ROM de 2n x m bits, podría realizar cualquier

combinacional de n variables de entrada y m funciones.

Las salidas del bus de datos de la fig. 11 son triestado para permitir la conexión

de más de una memoria a un bus común.

Memorias de acceso aleatorio (RAM)

Desde los 60 aparecen los circuitos integrados que permiten construir memorias de

alta capacidad, actualmente se encuentran memorias semiconductoras del orden de

los Mb. Podemos considerar la memoria como un conjunto de posiciones, cada una de

ellas está formada por una o más celdas o células elementales. El esquema general de

una memoria de acceso aleatorio puede verse en la fig. 1 y el diagrama en bloque en la

fig. 2

Figura 1

Figura 2

El tipo de celda depende de la clase de memoria que se trate y la tecnología utilizada.

En las RAM de lectura/escritura consisten en biestables asíncronos como los estudiados

en la Unidad 3. En las RAM de sólo lectura (ROM) consisten en diodos o transistores.

Las memorias RAM operan de la siguiente manera:

- Una dirección (conjunto de m bits) se transfiere al registro de direcciones

- El decodificador de direcciones procesa la dirección y selecciona una posición de

memoria

- La posición seleccionada se lee o escribe en función de las señales de control.

- Si es una lectura, el contenido de la posición seleccionada se transfiere al registro de

datos de salida (de n bits). Si es una escritura (para el caso de una RAM de

lectura/escritura) se transfiere el registro de datos de entrada (que debe haber sido

cargado anteriormente) a la posición seleccionada.

La organización interna de las memorias RAM puede ser 2D o 3D

Organización 2D

Cada celda binaria es accedida por una sola línea de selección. Las celdas se organizan

en una matriz de dos dimensiones, en la que las filas vienen dadas por el número de

palabras (N) y las columnas por la longitud (cantidad de bits) de cada palabra.

Esta organización se usa en memorias de pequeña capacidad.

Organización 3D

Cada celda binaria es accedida por dos líneas de selección. La activación de ambas

simultáneamente determina la selección de la celda. Así se logra reducir el tamaño de

los decodificadores.

DRAM

La memoria de acceso aleatorio se utiliza como memoria de trabajo para el

sistema operativo, los programas y la mayoría del software. Es allí donde se cargan

todas las instrucciones que ejecutan el procesador y otras unidades de cómputo.

Se denominan «de acceso aleatorio» porque se puede leer o escribir en una posición

de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo

necesario seguir un orden para acceder a la información de la manera más rápida

posible. Durante el encendido del computador, la rutina POST verifica que los módulos

de memoria RAM estén conectados de manera correcta. En el caso que no existan o no

se detecten los módulos, la mayoría de tarjetas madres emiten una serie de pitidos que

indican la ausencia de memoria principal. Terminado ese proceso, la

memoria BIOS puede realizar un test básico sobre la memoria RAM indicando fallos

mayores en la misma.

SRAM

Static Random Access Memory (SRAM), o Memoria Estática de Acceso

Aleatorio es un tipo de memoria basada en semiconductores que a diferencia de la

memoria DRAM, es capaz de mantener los datos, mientras esté alimentada, sin

necesidad de circuito de refresco. Sin embargo, sí son memorias volátiles, es decir que

pierden la información si se les interrumpe la alimentación eléctrica.

Estas memorias son de Acceso Aleatorio, lo que significa que las posiciones en

la memoria pueden ser escritas o leídas en cualquier orden, independientemente de

cual fuera la última posición de memoria accedida. Cada bit en una SRAM se almacena

en cuatro transistores, que forman un biestable. Este circuito biestable tiene dos

estados estables, utilizados para almacenar (representar) un 0 o un 1. Se utilizan otros

dos transistores adicionales para controlar el acceso al biestable durante las

operaciones de lectura y escritura. Una SRAM típica utilizará seis MOSFET para

almacenar cada bit. Adicionalmente, se puede encontrar otros tipos de SRAM, que

utilizan ocho, diez, o más transistores por bit.1 2 3 Esto es utilizado para implementar

más de un puerto de lectura o escritura en determinados tipos de memoria de video.

Un menor número de transistores por celda, hará posible reducir el tamaño de esta,

reduciendo el coste por bit en la fabricación, al poder implementar más celdas en una

misma oblea de silicio.

Es posible fabricar celdas que utilicen menos de seis transistores, pero en los casos de

tres transistores4 5 o uno solo se estaría hablando de memoria DRAM, no SRAM.

PROM

PROM es el acrónimo de Programmable Read-Only Memory (ROM programable). Es una

memoria digital donde el valor de cada bit depende del estado de

un fusible (o antifusible), que puede ser quemado una sola vez. Por esto la memoria

puede ser programada (pueden ser escritos los datos) una sola vez a través de un

dispositivo especial, un programador PROM. Estas memorias son utilizadas para grabar

datos permanentes en cantidades menores a las ROMs, o cuando los datos deben

cambiar en muchos o todos los casos.

Pequeñas PROM han venido utilizándose como generadores de funciones, normalmente

en conjunción con un multiplexor. A veces se preferían a las ROM porque son bipolares,

habitulamente Schottky, consiguiendo mayores velocidades.

EPROM

EPROM son las siglas de Erasable Programmable Read-Only Memory (ROM programable

borrable). Es un tipo de chip de memoria ROM no volátil inventado por el ingeniero Dov

Frohman. Está formada por celdas de FAMOS (Floating Gate Avalanche-Injection Metal-

Oxide Semiconductor) o "transistores de puerta flotante", cada uno de los cuales viene

de fábrica sin carga, por lo que son leídos como 1 (por eso, una EPROM sin grabar se

lee como FF en todas sus celdas).

EEPROM

EEPROM son las siglas de Electrically Erasable Programmable Read-Only

Memory (ROM programable y borrada eléctricamente). Es un tipo de memoria ROM que

puede ser programada, borrada y reprogramada eléctricamente, a diferencia de

la EPROM que ha de borrarse mediante un aparato que emite rayos ultravioleta. Son

memorias no volátiles.

Las celdas de memoria de una EEPROM están constituidas por un transistor MOS, que

tiene una compuerta flotante (estructura SAMOS), su estado normal está cortado y la

salida proporciona un 1 lógico.

Aunque una EEPROM puede ser leída un número ilimitado de veces, sólo puede ser

borrada y reprogramada entre 100.000 y un millón de veces.

Estos dispositivos suelen comunicarse mediante protocolos como I²C, SPI y Microwire.

En otras ocasiones, se integra dentro de chips como microcontroladores y DSPs para

lograr una mayor rapidez.

La memoria flash es una forma avanzada de EEPROM.

Unidad de Control Cableada

Son construidas de puertas lógicas, circuitos biestables, circuitos codificadores,

circuitos decodificadores, contadores digitales y otros circuitos digitales. Su control

está basado en una arquitectura fija, es decir, que requiere cambios en el cableado si

el conjunto de instrucciones es modificado o cambiado. Esta arquitectura es preferida

en las computadoras RISC( Conjunto Reducido de instrucciones) pues consiste en un

conjunto de instrucciones más pequeño.

Las unidades de control cableado son implementadas por medio de unidades de

lógica secuencial, ofreciendo un número finito de puertas que pueden actuar como

generadores de resultados específicos, basada en las instrucciones que fueron usadas

para invocar esas respuestas. Estas instrucciones son evidentes en el diseño de la

arquitectura, pero también pueden ser representadas de otras maneras.

Entre los ejemplos de unidad de control cableado están: Contactos auxiliares de relés

electromecánicos, contactores de potencia, relés temporizados, diodos, relés de

protección entre otros.

Características de la Unidad de Control cableada

-Circuito más rápido

-Más laborioso de diseñar. (Métodos CAD).

-Muy difícil de modificar.

-Métodos típicos: de la tabla de estados, de células de retardo, del contador

secuenciador y método de diseño "lógico". (Diseño digital)

Elementos y Diagrama de Unidad de Control Cableado

Elementos de unidad de control: Funciona por lógica mediante los flip-flops y circuitos

digitales

Flip-Flops

Diagrama de control cableado

Unidad de Control Microprogramada

La Unidad de Control Microprogramada es un circuito lógico sencillo que permite

realizar la ejecución en secuencia de un conjunto de instrucciones muy elementales

llamadas microinstrucciones (no confundir con  las instrucciones propias del lenguaje

máquina). Cada microinstrucción contiene las señales de control que se enviarán a la

UP, junto a una serie de bits que permitirán seguir el secuenciamiento.

Tenemos ejemplos como:

- Cuando un calculador digital emplea el control por microprograma se dice que es un

calculador microprogramado

- Registros, buses, multiplexores y decodificadores, unidades aritméticos -lógicas y

registro de corriente, relojes, memoria ppal y empacado de componentes

- Microprogramación vertical contra horizontal, nanoprogramacion, mejoras al

desempeño, entubamiento (pipelining). memorias cache.

Elementos y Diagrama de Unidad de Control Microprogramado

- Memoria de Control: contiene las microinstrucciones

-Secuenciador: Es el encargado de mantener el orden correcto en la ejecución de las

microinstrucciones. Genera la dirección de la siguiente microinstrucción a ejecutar y

guarda en mPC.

-mPC (microcontador de programa): registro que almacena la dirección de la siguiente

microinstrucción que se va a ejecutar. Esta dirección se decodificara en DED y

seleccionara una posición de la memoria de control.

Características de la Unidad de Control Microprogramada

-Solución en software del control de la maquina. 

-Un control microprogramado se puede ver como un computador "interno" que

implementa las funciones requeridas por el set de instrucciones del computador

"externo".

-Una secuencia de microinstrucciones ejecuta una macroinstrucción. 

-El código elemental necesario para implementar las macroinstrucciones se almacena

en la memoria del microprograma. 

-Usualmente denominado firmware.

-Es muy fácil de diseñar. 

-Es muy lenta y costosa. 

-Tiene una palabra de control por cada microoperacion. 

-Soporta niveles razonables de paralelismo sin mucha complejidad. 

-Divide las señales de control en grupos.

Comparación entre unidad de Control Cableada y Unidad de Control

Microprogramada

Unidades de Entrada/salida

Los dispositivos o puertos de entrada/salida permiten realizar transferencias

de información entre el exterior y el microprocesador. Existen dos modos de

transferencia:

paralelo: el puerto utiliza un conjunto de líneas, tantas como bits a transmitir

simultáneamente, por las que cada una pasa un bit en un intervalo de tiempo.

Serie: el puerto utiliza una única línea por la que, en intervalos de tiempo diferentes, se

transmiten, uno a uno, todos los bits del dato

Transferencia Sincronía/ Asíncrona

Se puede decir que la transmisión síncrona está sometida a una temporización

rígida (sincronización a nivel de bit) que permite que el receptor sea capaz de conocer

en todo momento, qué significado tiene la señal que está llegando. Por el contrario, en

la transmisión asíncrona, los datos pueden transmitirse en cualquier momento, pero el

transmisor debe enviar al receptor, además de los bits de datos, una señal que indique

el principio y final de los mismos (sincronización a nivel de palabra).

Transmisión Asíncrona.

En una transmisión asíncrona, cada palabra va identificada con dos bits,

uno al comienzo (bit de arranque) y otro al final (bit de parada) como muestra la figura.

El bit de comienzo siempre tiene valor cero y el bit de parada siempre tiene valor uno.

Esquema de la transmisión asíncrona.

La temporización dentro de cada palabra es rígida, y a cada bit le

corresponde un tiempo fijo, mientras que el tiempo que separa a dos palabras

consecutivas es variable. El receptor cuando detecta un flanco de bajada en la línea,

comienza a interpretar la palabra que se recibe a continuación. Por tanto la línea

permanece a "1" cuando no se envían datos.

Ventajas y desventajas del modo asíncrono:

En caso de errores se pierde siempre una cantidad pequeña de caracteres, pues éstos

se sincronizan y se transmiten de uno en uno.

Bajo rendimiento de transmisión, dada la proporción de bits útiles y de bits de

sincronismo, que hay que transmitir por cada carácter.

Es un procedimiento que permite el uso de equipamiento más económico y de

tecnología menos sofisticada.

Se adecua más fácilmente en aplicaciones, donde el flujo transmitido es más irregular.

Son especialmente aptos, cuando no se necesitan lograr altas velocidades.

La transmisión Síncrona

En este método de transmisión, en lugar de añadirse bits de sincronismo a cada

palabra, los datos se transmiten en bloques de determinada longitud, y se añaden

palabras de sincronismo a cada uno de estos bloques.

Debido a que el número de bits consecutivos que se transmite es mucho mayor

que en el caso de la transmisión asíncrona, en la transmisión síncrona la exactitud de

la frecuencia del receptor es mucho más importante. Por ello, no es posible trabajar

con un reloj en el receptor totalmente independiente del existente en el transmisor,

sino que es necesario que al receptor llegue, de alguna forma, información exacta de la

frecuencia del reloj del emisor ;es una técnica que consiste en el envío de una trama

de datos (conjunto de caracteres) que configura un bloque de información comenzando

con un conjunto de bits de sincronismo (SYN) y terminando con otro conjunto de bits de

final de bloque (ETB). En este caso, los bits de sincronismo tienen la función de

sincronizar los relojes existentes tanto en el emisor como en el receptor, de tal forma

que estos controlan la duración de cada bit y carácter.

Dicha transmisión se realiza con un ritmo que se genera centralizadamente en

la red y es el mismo para el emisor como para el receptor. La información se transmite

entre dos grupos, denominados delimitadores (8 bits).

Sistemas de transmisión del reloj en comunicaciones síncronas.

Ventajas

Posee un alto rendimiento en la transmisión

Los equipamientos son de tecnología más completa y de costos más altos

Son aptos para transmisiones de altas velocidades (iguales o mayores a 1,200 baudios

de velocidad de modulación)

El flujo de datos es más regular

También llamada Transmisión Sincrónica. A todo el conjunto de bits y de datos se le

denomina TRAMA.

Buses de E/S

Medio de comunicación entre los distintos subsistemas.

BUS: Enlace de comunicación COMPARTIDO, que utiliza un conjunto de cables para

conectar múltiples subsistemas.

Vantajas: barato, simple, versátil.

Desventajas: escalabilidad (medio de acceso compartido), velocidad limitada por la

longitud, número y tipo de dispositivos a conectar.

Espacio de diseño: ancho de banda, buffers, tamaño de bloque, tipo de dispositivos a

conectar, protocolo.

BUS = Lineas de Control + Lineas de Datos

Estructura del Bus

El bus de sistema consta de varias líneas ( 50 a 100) independientes a las

que se les asigna un significado o función particular.

Las líneas de un bus se pueden clasificar en tres

grupos funcionales:

Líneas de datos

Líneas de dirección

Líneas de control

E/S mediante Interrupciones

El problema con E/S programada es que el CPU tiene que esperar un tiempo

considerable a que el módulo de E/S en cuestión esté preparado para recibir o

transmitir los datos. El CPU debe estar comprobando continuamente el estado del

módulo de E/S. Se degrada el desempeño del sistema.

Una alternativa es que el CPU tras enviar una orden de E/S continue realizando

algún trabajo útil. El módulo de E/S interrumpirá al CPU para solicitar su servicio

cuando esté preparado para intercambiar datos. El CPU ejecuta la transferencia de

datos y después continua con el procesamiento previo.

Un dispositivo periférico puede generar una señal eléctrica llamada interrupción

que modifica ciertas banderas que se encuentran en el CPU. La detección de una

interrupción es parte del ciclo de instrucción. En cada ciclo de instrucción, el CPU

chequea las banderas hw para ver si algún dispositivo necesita atención.

Las interrupciones generadas por los dispositivos periféricos son generalmente

asíncronas con respecto al programa que se está ejecutando. Un evento es asíncrono a

una entidad si el momento cuando ocurre no está determinado por la entidad. Las

interrupciones no siempre ocurren en el mismo punto dentro de la ejecución de un

programa. En contraste, un evento de error como la división por cero es síncrono en el

sentido de que siempre ocurre durante la ejecución de una instrucción particular si el

mismo dato es presentado a la instrucción.

Las rutinas del Sistema de Operación llamadas manejadores de dispositivos

usualmente manejan las interrupciones generadas por el dispositivo. Los Sistemas de

Operación usan interrupciones para implementer el tiempo compartido. Tienen un

dispositivo llamado timer que genera una interrupción después de un intervalo

específico de tiempo. El Sistema de Operación inicializa el timer antes de actualizar

el Program Counterpare ejecutar un programa de un usuario. Cuando el timer expira,

genera una interrupción causando que el CPU ejecute la rutina de servicio de la

interrupción timer.

Un señal o signal es la notificación por software de que un evento ocurrió. Por lo

general es la respuesta del Sistema de Operación. Por ejemplo, ctrl-C genera una

interrupción para el manejador de dispositivo que maneja el teclado. El manejador

notifica al proceso apropiado mandando un signal. El Sistema de Operación tambien

puede enviar signals a un proceso para notificar la finalización de una E/S o de un

error.

Las interrupciones pueden ser producidas por Hardware o por Software

Las interrupciones por Hw son producidas por un dispositivo y viajan por el mismo bus

del sistema.

Las interrupciones por Sw son producidas por medio de la ejecución de una operación

especial que se conoce como "llamada al sistema" (system call) o por errores

producidos dentro de un proceso, también conocidas como excepciones.

Hay muchos tipos de interrupciones y pare cada uno de estas existe una rutina en el

sistema de operación que le da servicio. Los sistemas de operación actuales permiten a

los dispositivos tales como E/S o reloj del sistema interrumpir el CPU asíncronamente.

  Los sistemas de operación modernos operan por interrupciones (interrupt

driven). Es decir, el sistema de operación estará ocioso esperando a que algún evento

ocurra (proceso a ejecutar, servicio de E/S, etc). Los eventos son indicados por la

ocurrencia de una interrupción o trap. Un trap es una excepción causada por software.

IV. CONCLUSIONES

Los circuitos electrónicos que forman las computadoras están formados por

componentes electrónicos como las puertas lógicas, multiplexores o decodificadores en

chips de minúsculo tamaño. La arquitectura interna de las computadoras es de suma

importancia desde el punto de vista electrónico y funcional.

En una computadora se pueden distinguir tres grandes elementos

fundamentales

Unidad Central de Proceso (CPU), que dirige el funcionamiento del resto del

sistema.

La memoria central o principal, que es la encargada del almacenamiento de los

datos que se manejan en el sistema.

El bus del sistema, encargado de conducir los flujos de datos que se mueven en

el sistema entre la CPU, memoria, periféricos, etc.

La ejecución de un programa en una computadora no es más que la

organización y ejecución a cargo del procesador de una serie ordenada de

instrucciones con una serie de datos procedentes de memoria o de periféricos. Existen

diversos tipos de instrucciones según su número de operandos, la forma de direccionar

estos o su duración.

V. REFERENCIAS BIBLIOGRAFICAS

Disponible desde Internet en:<http://es.wikipedia.org/wiki/Transmisi%C3%B3n_s

%C3%ADncrona