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Introducción : Las unidades funcionales de un ordenador pueden agruparse como: unidades de entrada/salida (E/S), unidad central de proceso (CPU) y memoria . Las Unidades E/S permiten recibir información y comunicarse con el exterior.

que se vera en este trabajo

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El CPU (Unidad Central de Procesamiento) es el componente principal de una computadora encargado de ejecutar instrucciones y realizar cálculos. Actúa como el "cerebro" del sistema, gestionando y coordinando todas las operaciones que realizan los programas, desde operaciones matemáticas hasta la ejecución de tareas complejas. Está compuesto principalmente por la unidad de control y la unidad aritmético-lógica (ALU), y trabaja a través de ciclos de reloj que determinan la velocidad a la que puede procesar datos.

Componentes principales:

Unidad de control (CU): Dirige el flujo de datos entre el CPU y los demás componentes de la computadora, interpreta las instrucciones del programa y las convierte en señales de control.

Unidad aritmético-lógica (ALU): Se encarga de realizar operaciones matemáticas y lógicas (suma, resta, multiplicación, comparación, etc.).

Registros: Pequeñas áreas de almacenamiento de datos de alta velocidad utilizadas por el CPU para almacenar temporalmente instrucciones, direcciones y resultados de operaciones.

Ciclo de instrucción: El CPU sigue un proceso de cuatro pasos básico para ejecutar cualquier instrucción:

Fetch: Obtiene la instrucción desde la memoria.

Decode: Interpreta la instrucción.

Execute: Realiza la operación requerida por la instrucción (cálculo, movimiento de datos, etc.).

Writeback: Almacena el resultado en la memoria o en un registro.

Frecuencia del reloj: El CPU trabaja sincronizado con un reloj que emite pulsos a intervalos regulares. La velocidad de un CPU se mide en gigahercios (GHz), lo que indica cuántos ciclos por segundo puede ejecutar.

Multinúcleo: Los CPUs modernos suelen tener múltiples núcleos, lo que les permite procesar varias tareas simultáneamente. Un CPU de varios núcleos puede ejecutar diferentes hilos o procesos al mismo tiempo, mejorando la eficiencia y el rendimiento en aplicaciones multitarea.

Arquitecturas: Existen diferentes arquitecturas de CPU, las más comunes son:

x86: Utilizada principalmente en computadoras personales (PC).

ARM: Muy común en dispositivos móviles como smartphones y tablets.

Cache: El CPU tiene una memoria cache, que es una memoria muy rápida ubicada directamente en el chip del procesador. Esta cache almacena datos y instrucciones de uso frecuente para reducir el tiempo de acceso a la memoria principal (RAM).

Overclocking: Es el proceso de aumentar la velocidad del reloj de un CPU por encima de las especificaciones del fabricante para mejorar el rendimiento, aunque esto puede generar más calor y reducir la vida útil del procesador.

TDP (Thermal Design Power): Es la cantidad de energía que el CPU disipa como calor. Un CPU con un mayor TDP necesita una mejor solución de refrigeración.

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En un ordenador digital, los buses son canales de comunicación que permiten el intercambio de datos, direcciones y señales de control entre los diferentes componentes del sistema. Los buses son un elemento funcional clave para la interconexión del procesador, la memoria y los periféricos. Existen varios tipos de buses, entre los más importantes están:

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En un ordenador digital, los buses son canales de comunicación que permiten el intercambio de datos, direcciones y señales de control entre los diferentes componentes del sistema. Los buses son un elemento funcional clave para la interconexión del procesador, la memoria y los periféricos. Existen varios tipos de buses, entre los más importantes están:

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1. Bus de datos: Transporta los datos entre la CPU, la memoria y los dispositivos de entrada/salida. La cantidad de bits que puede transportar simultáneamente define el ancho de este bus, lo que afecta la velocidad de transferencia de datos.

2. Bus de direcciones: Transporta la información sobre la dirección de la memoria o del dispositivo que se quiere acceder. Indica dónde deben leerse o escribirse los datos en la memoria.

3. Bus de control: Transporta las señales de control que gestionan las operaciones de lectura y escritura. Por ejemplo, este bus indica cuándo un dispositivo está listo para enviar o recibir datos, o cuándo la CPU desea acceder a la memoria.

Cada uno de estos buses juega un papel fundamental para garantizar la correcta coordinación y funcionamiento de los componentes de un ordenador.

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UNIDADES DE ENTRADA

Son aquellos dispositivos capaces de aceptar datos de entrada e instrucciones del exterior y de transformar las informaciones de entrada en señales binarias de naturaleza eléctrica susceptibles de ser procesadas directamente por el ordenador. Como el teclado y el ratón.

UNIDADES DE SALIDA

Son aquellos dispositivos que devuelven al exterior datos de salida obtenidos como resultado de algún tipo de procesamiento. Se encargan de transformar las señales eléctricas binarias en caracteres escritos o en cualquier otro formato comprensible por el ser humano (gráficos, sonido, etc.). Como los monitores y las impresoras.

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La memoria de la computadora es una serie de transistores y capacitores construidos como circuitos. Cada celda de un circuito contiene un bit, que es un valor binario 1 o 0. Para simplificar las cosas, nos enfocaremos en cómo funciona en una computadora personal típica con el tipo más simple de memoria de computadora, memoria de acceso aleatorio (RAM).

El capacitor en la celda almacena el bit y el transistor actualiza y recarga continuamente el capacitor para que almacene datos hasta que se apague la alimentación. Los circuitos se sueldan en una placa y la placa representa RAM con 8G, 16GB, 32GB o 64GB de capacidad de almacenamiento.

Para una computación eficaz, la memoria primaria (RAM) y los medios de almacenamiento no volátiles trabajan juntos para lograr el rendimiento y la persistencia de los datos.

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En informática, un "ciclo de instrucciones" (o "ciclo de instrucción") se refiere al proceso repetitivo que realiza una unidad central de procesamiento (CPU) para ejecutar una instrucción de programa. Generalmente, este ciclo se divide en varias fases, que incluyen:

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1. Fase de búsqueda (Fetch): La CPU recupera la instrucción de la memoria principal, utilizando la dirección especificada en el contador de programa (PC).

2. Fase de decodificación (Decode): La instrucción recuperada se decodifica para determinar qué operación debe realizarse y qué operandos son necesarios.

3. Fase de ejecución (Execute): La operación indicada por la instrucción se lleva a cabo, que puede implicar cálculos, transferencias de datos o cualquier otra operación que la instrucción requiera.

4. Fase de acceso a memoria (Memory Access): Si la instrucción requiere leer o escribir datos en la memoria, se realiza en esta etapa.

5. Fase de escritura de resultados (Write-back): Los resultados de la operación se escriben de vuelta en los registros o en la memoria, según sea necesario.