MODELO VON NEUMANN

Creado Por: Manuel García 0901-17-65 Carlos Rodas 0901-17-963 Sthefany Campos 0901-17-2452 Alexander Sandoval 0901-17-17587

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MODELO VON NEUMANN by Mind Map: MODELO VON NEUMANN

1. LA MEMORIA

1.1. Almacena los datos y los programas que utiliza el procesador. Existen diferentes tipos de memorias que se diferencian entre ellas en su capacidad y en la velocidad de acceso.

1.1.1. MEMORIA PRINCIPAL (RAM)

1.1.1.1. Contiene los datos y el código de los programas que está utilizando a corto plazo la CPU. Es vista por la CPU como un conjunto lineal de compartimentos numerados de igual tamaño (tamaño de palabra de la memoria) a los que puede acceder aleatoriamente indicando el número (dirección) del compartimento. Como el acceso es aleatorio, también son conocidas como memorias RAM -Random Access Memory-. Estas memorias, actualmente, son volátiles, es decir, pierden la información almacenada cuando se quedan sin alimentación eléctrica.

1.1.2. MEMORIA CACHE

1.1.2.1. Esta memoria se sitúa entre el microprocesador y la memoria principal. Se utiliza para almacenar una copia parcial del contenido de la memoria principal más utilizado. Esta memoria permite agilizar el trabajo del microprocesador pues trabaja casi a su misma velocidad. Es una memoria que es invisible a los programas que ejecuta el ordenador. Cuando la CPU accede a una palabra de memoria, el sistema de acceso a memoria la busca en la caché. Si no la encuentra en la memoria caché, trae el bloque, que contiene la palabra, de la memoria principal a la memoria caché.

1.1.3. MEMORIA SECUNDARIA O PERIFÉRICA

1.1.3.1. Es la memoria que almacena la información a largo plazo, que no está necesariamente en uso. Sus características generales son: • Memoria no volátil. Aunque el ordenador se apague sigue almacenando la información. • Gran capacidad de almacenamiento. • Velocidad de acceso menor que la memoria principal • Coste por bit almacenado menor que la memoria principal. • La mayoría de los dispositivos realizan el acceso de forma secuencial a los datos. • Diferentes formas de almacenar la información: magnético, óptico y eléctrico.

1.1.3.1.1. DISCO DUROS

1.1.3.1.2. DISCOS ÓPTICOS

1.1.3.1.3. MEMORIA FLASH

2. LOS BUSES

2.1. Todos los elementos necesitan comunicarse entre si, ya sea para comunicarse entre distintos sectores de la máquina o para manipular o procesar información. En términos generales existen tres tipos de buses;

2.1.1. Bus de datos

2.1.1.1. Es el encargado de la comunicación entre los distintos sectores del PC, ya sean datos o instrucciones. Mediante el bus de datos la UC recibe las instrucciones para que sean analizadas y procesadas, a la ALU se envían los datos desde la memoria, la ALU es capaz tanto de recibir como de enviar datos e información por este medio.

2.1.2. Bus de instrucciones

2.1.2.1. Su función es transmitir las direcciones de memoria que van a hacer utilizadas desde la CPU, para poder seleccionar los datos que serán utilizados.

2.1.3. Bus de control

2.1.3.1. Es el que envía las instrucciones generadas por el CPU para ser controladas por los diversos procesos del PC.

3. PERIFERICOS E/S

3.1. Estos dispositivos son los encargados de generar las señales necesarias para transferir datos y códigos desde y hacia periféricos. Los periféricos son aquellos dispositivos que son capaces de interactuar con los elementos externos del PC. Ya sea emitiendo información o recibiéndola.

4. Creado Por: • Manuel García 0901-17-65 • Carlos Rodas 0901-17-963 • Sthefany Campos 0901-17-2452 • Alexander Sandoval 0901-17-17587

5. PROCESADOR

5.1. ALU + UC + GPU

5.1.1. UNIDAD ARITMETICA ALU

5.1.1.1. Se denomina Unidad Aritmético-Lógica a la unidad incluida en la CPU encargada de realizar operaciones aritméticas y lógicas sobre operandos que provienen de la memoria principal y que pueden estar almacenados de forma temporal en algunos registros de la CPU. Físicamente, la ALU se compone de una serie de circuitos electrónicos que implementan las operaciones aritmético-lógicas. La ALU efectúa sus operaciones, una vez que los operandos ya se encuentran en registros de la CPU, sean registros de propósito general o el MBR. La UC indica a la ALU que operación efectuar activando una señal de control, el resultado de la operación se almacena en un registro acumulador de la ALU.

5.1.2. UNIDAD DE CONTROL

5.1.2.1. La unidad de control junto con el contador del programa hace 2 funciones: • El secuenciamiento de instrucciones. Determina la siguiente instrucción a ejecutar. Detecta los saltos dentro del código del programa, tanto condicionales como incondicionales, y actualiza el registro de PC para que se efectúen. • Interpretación de las instrucciones. Decodifica las instrucciones y genera las señales de control necesarias para que sean ejecutadas.

5.1.2.1.1. UC CABLEADAS

5.1.2.1.2. UC μPROGRAMADAS

5.1.3. UNIDAD DE PROCESAMIENTO GRÁFICO

5.1.3.1. Es un coprocesador dedicado al procesamiento de gráficos u operaciones de coma flotante, para aligerar la carga de trabajo del procesador central en aplicaciones como los videojuegos o aplicaciones 3D interactivas.

5.2. EJECUCIÓN INFINITA

5.3. REGISTROS AUXILIARES

5.3.1. REGISTROS DE ESTADO

5.3.1.1. Los registros de memoria en los que se deja constancia de algunas condiciones que se dieron en la última operación realizada y que podrán ser tenidas en cuenta en operaciones posteriores.

5.3.2. PC + IR

5.3.2.1. PROGRAM COUNTER

5.3.2.1.1. Es un registro del procesador de un computador que indica la posición donde está el procesador en su secuencia de instrucciones. Dependiendo de los detalles de la máquina particular, contiene o la dirección de la instrucción que es ejecutada, o la dirección de la próxima instrucción a ser ejecutada.

5.3.2.2. REGISTRO DE INSTRUCCIÓN

5.3.2.2.1. Es un registro de la unidad de control de la CPU en donde se almacena la instrucción que se está ejecutando.

5.3.3. SP = STACK POINTER

5.3.3.1. Es un registro de una CPU de computadora cuyo propósito es mantener la pista de la posición actual de la pila de llamadas.

5.4. MMU + RELOJ

5.4.1. RELOJ DEL PROCESADOR

5.4.1.1. La CPU funciona de una forma sincronizada, según los pulsos que le transmite un reloj. El reloj se compone de un oscilador de cuarzo capaz de generar pulsos eléctricos a un ritmo constante llamados ciclos. Que se miden en Hertz (ciclos por segundo).

5.4.2. UNIDAD DE MANEJO DE MEMORIA

5.4.2.1. Es un dispositivo de hardware formado por un grupo de circuitos integrados, responsable del manejo de los accesos a la memoria por parte del procesador. Entre las funciones de este dispositivo se encuentran la traducción de las direcciones lógicas (o virtuales) a direcciones físicas (o reales), la protección de la memoria, el control de cache y, en arquitecturas de computadoras más simples (especialmente en sistemas de 8 bits).

5.5. GESTORES = ADMINISTRADORES

5.5.1. PROCESOS

5.5.1.1. Programa en ejecución ubicado en la memoria principal (RAM)

5.5.1.1.1. ESTADOS

5.5.1.1.2. HILO = SUBPROCESOS

5.5.1.1.3. BLOQUE CONTROL PROCESO (BCP)

5.5.1.1.4. PLANIFICADOR + EJECUTAR

5.5.2. MEMORIA

5.5.2.1. RAID

5.5.2.1.1. Arreglo de Disco de información redundante (Bakup).

5.5.2.2. SWAP

5.5.2.2.1. Al momento de llenarse la memoria principal (RAM) se hace una memoria virtual ubicada en el disco duro. En caso, de ser Windows es un Archivo protegido. Y si fuera en caso de LIUX se hace en una partición del disco duro ya antes declarada.

5.5.2.3. GARBAGEGANG

5.5.2.3.1. Comienza a limpiar procesos que llegaron a su fin porque así libera memoria para así mismo reutilizarla y darle un espacio nuevo a otro proceso.

5.5.2.4. HIPERPAGINACIÓN

5.5.2.4.1. Muy fragmentada la memoria por lo tanto hace un SWAP.

5.5.3. ENTRADAS/SALIDAS

5.5.3.1. DMA

5.5.3.2. IRQ

5.5.4. ARCHIVOS Y DIRECTORIOS

5.5.4.1. JERARQUIA DIRECTORIOS DEL SISTEMA

5.5.4.1.1. Root Directory

5.5.4.1.2. User Directory

5.5.4.1.3. User Subdirectories

5.5.4.1.4. User File

5.5.5. COMUNICACIÓN Y SINCRONIZACIÓN

5.5.5.1. MECANISMOS DE COMUNICACIÓN Y SINCRONIZACIÓN

5.5.5.1.1. Archivos, Tuberías, Llamadas al sistema para la gestión de Tuberías, Semáforos, Llamadas al sistema para la gestión de semáforos.

5.5.6. SEGURIDAD

5.5.6.1. Un ingreso con Login, es una gran seguridad para el acceso al sistema operativo.

5.6. INTERRUPCIONES

5.6.1. TICK DEL RELOJ

5.6.2. TRAP

5.6.2.1. Es un tipo de interrupción sincrónica típicamente causada por una condición de error, por ej. una división por 0 o un acceso inválido a memoria en un proceso de usuario. Normalmente genera un cambio de contexto a modo supervisor para que el sistema operativo atienda el error. De manera que podemos ver como las excepciones son un mecanismo de protección que permite garantizar la integridad de los datos tanto en el espacio de usuario como en el espacio kernel. El SO cuando detecta una excepción intenta solucionarla pero en caso de no poder simplemente notificará la condición de error a la aplicación y abortará la misma.

5.6.3. TIME SLICE

5.6.3.1. Es el acto de interrumpir temporalmente una tarea que está siendo llevada a cabo por un sistema informático, sin requerir su cooperación, y con la intención de reanudar la tarea en un momento posterior. Este cambio se conoce como un cambio de contexto. Normalmente es llevado a cabo por una tarea privilegiada o parte del sistema conocido como planificador preventivo, que tiene el poder de prevenir, o interrumpir, y reanudar más tarde, otras tareas en el sistema.

5.7. REGISTROS NORMALES

5.7.1. Los registros se encuentran en la cima de la pirámide jerárquica de memoria de un ordenador y por lo tanto este tiene una capacidad de almacenamiento diminuta pero una velocidad de transferencia veloz. Los registros forman parte de la memoria interna del CPU y este los utiliza para almacenar los datos que utiliza como la información de estados y control.

5.7.1.1. REGISTROS DE PROPÓSITO GENERAL

5.7.1.1.1. Mejoran la velocidad de ejecución del programa que los está usando ya que estos guardan la información temporalmente y no necesitan acceder o transferir información desde la memoria principal, porque esto llevaría significativamente más tiempo hacerlo, se pueden guardar datos tanto como direcciones de memoria. Regularmente en los CPU's se incluyen otros 2 tipos de registros de propósito general, uno para números enteros y otro para decimales que también son conocidos como punto flotante.

5.7.1.2. REGISTROS DE PROPÓSITO ESPECIFICO

5.7.1.2.1. Son utilizados por la unidad de control para, valga la redundancia, controlar el funcionamiento de la CPU y solo programa con privilegios pueden acceder a estos registros. Los tipos de registros de propósito específico más comunes son: • El Controlador del Programa • El Registro de Instrucción • El Registro de Dirección de Memoria • El Registro Intermedio de Memoria • El Registro del Estado del Procesador • El Registro Acumulador de la ALU