Ciclo y decodificación de ejecución de instrucciones e Interfaces de entrada y salida

 Ciclo y decodificación de ejecución de instrucciones

Hola queridos lectores, espero se encuentren muy bien, el tema de esta semana es acerca de:

-Ciclo y decodificación de ejecución de instrucciones

-Interfaces de entrada y salida

empezando por el ciclo de instrucciones:

Ciclo de Instrucciones

Un ciclo de instrucción: es el período que tarda la unidad central de proceso (CPU) en ejecutar una instrucción de lenguaje máquina.

Comprende una secuencia de acciones determinada que debe llevar a cabo la CPU para ejecutar cada instrucción en un programa. Un ciclo de instrucción está formado por uno o más ciclos máquina.

Lo dividimos en cuatro fases principales:

1) Lectura de la instrucción: Leer la instrucción, decodificar la instrucción, y actualizar el contador del programa

2) Lectura de los operandos fuente: Esta fase se debe repetir para todos los operandos fuente que tenga la instrucción.

3) Ejecución de la instrucción y almacenamiento del operando de destino: Ejecución de instrucción, Almacenamiento del operando de destino=” Resultado”

4) Comprobación de interrupciones: se verifica si se ha activado alguna línea de petición de interrupción del procesador en el transcurso de la ejecución de la instrucción.     

Se divide

Todos siguen el mismo ciclo de instrucción, el cual se divide en tres etapas diferenciadas llamadas Fetch, Decode y Execute, las cuales se traducen como captación, descodificación y ejecución. Os explicamos como funcionan estas etapas y como se organizan.

FETCH:La primera etapa del ciclo de instrucción se encarga de captar las instrucciones que hay en la memoria RAM asignada al procesador a través de una serie de unidades y registros

Decode: diferentes tipos de instrucciones y no todas hacen lo mismo, por lo que dependiendo del tipo de instrucción necesitamos saber hacía que unidades de ejecución se van a enviar

EXECUTE: Instrucciones de movimiento de bits, Instrucciones aritméticas, Instrucciones de salto, Instrucciones a memoria.

Decodificador de Instrucciones

Se trata de un objeto de la presente invención para proporcionar un método y un dispositivo para la prestación de un versátil programa de traducción de las instrucciones para ser ejecutadas por un procesador a microinstrucciones utilizados por el núcleo del procesador.

-Unidad de decodificación: Se encarga de decodificar la instrucción que se va a ejecutar. Es decir, saber qué instrucción es

-Unidad de ejecución: Una vez que la unidad de decodificación sabe cuál es el significado de la instrucción leída de memoria, se lo comunica a la unidad de ejecución.

-Unidad aritmetológica: es el bloque funcional del microprocesador encargado de realizar todas aquellas operaciones matemáticas.

Interfaces de Entrada y salida

Interfaz:

Se emplea el vocablo interfaz para referirse a la dinámica física y lógica de interconexión entre dos aparatos o sistemas independientes o también entre un sistema informático y el usuario humano.

Por ejemplo: un teclado y un ratón constituyen una interfaz de usuario entre un PC y su usuario.

Tipos

1. Interfaz de Lenguaje Natural

El usuario no requiere habilidades especiales para controlarla.

Un ejemplo es Alexa, que cuenta con un software basado en modelos acústicos y del lenguaje.

2. Interfaz de Preguntas y Respuestas

La pantalla muestra una pregunta al usuario. Para interactuar, el cual ingresa una respuesta (a través del teclado), y la computadora actúa sobre esa información de una manera pre-programada, generalmente pasando a la siguiente pregunta.

Los asistentes que se usan para instalar software son un ejemplo común de una interfaz de pregunta y respuesta.

3. Interfaz Gráfica de Usuario

Utiliza imágenes, iconos y menús para mostrar las acciones disponibles en un dispositivo, entre las que el usuario puede escoger.

La interfaz gráfica de usuario de escritorio de Windows o Mac OS son ejemplos muy populares de GUI, que reemplazaron la comunicación mediante comandos de texto y código binario por elementos gráficos.

Interfaces de entrada y salida

La computación de entrada salida, o E/S, se refiere a la comunicación entre un sistema de procesamiento de información (como un computador), y los agentes humanos u otro sistema de procesamiento de información. Las entradas son las señales o datos recibidos por el sistema, y salidas son las señales enviadas por este.

Equipo periférico

Se considera periférico a los dispositivos que no pertenecen al núcleo fundamental del ordenador, formado por la unidad central de procesamiento (CPU) y la memoria principal, permitan realizar operaciones de entrada/salida (E/S) complementarias al proceso de datos que realiza la CPU. Estas tres unidades básicas en un ordenador son: CPU, memoria central y el subsistema de E/S, están comunicadas entre sí por tres buses o canales de comunicación.

Y tenemos los siguientes tipos de periféricos:

Periféricos de entrada: Captan y digitalizan los datos de ser necesario para ser procesados.

Periféricos de salida: Son dispositivos que muestran o proyectan información hacia el exterior del ordenador. Un ejemplo: Impresora.

Periféricos de entrada/salida (E/S): Sirven para la comunicación de la computadora con el medio externo.

Periféricos de almacenamiento: Son los dispositivos que almacenan datos e información. Ejemplos: Disco duro, Memoria flash, Cinta magnética, Memoria portátil, Disquete, Grabadora o lectora de: CD; DVD; Blu-ray; HD-DVD.

Periféricos de comunicación: Permiten la interacción entre dos o más dispositivos.

Comunicación de datos

se refiere al proceso de intercambio de información entre ordenadores, es decir, el intercambio de comunicación reside en enviarse bytes de un computador a otro. Las computadoras modernas son fundamentales en el término de dígitos binarios llamados bits, que solo aceptan valores de 0 ó 1.

Los datos que son procesados y almacenados por un ordenador se representan en dígitos binarios, por lo que el intercambio de datos entre equipos implica exportar bits de un lado a otro. La comunicación de datos requiere de elementos primordiales tales como:

-Emisor: unidad que transfiere los datos.

-Mensaje: lo constituyen los datos transferidos.

-Medio: se refiere al viaje de los datos desde su principio hasta su final.

-Receptor: unidad de destino de los datos.

Receptor: Unidad de destino de los datos

Bit: es el dispositivo más pequeño de información y la base de las comunicaciones.

Byte: grupo de bits sucesivos pequeños que permiten una dirección de información en un sistema informatizado.

Trama: conjunto de bits con un formato establecido utilizado en protocolos direccionados a bit.

Paquete: segmentos de un mensaje de tamaño específico, donde cada parte incluye información de principio y de destino.

Interfaces: es el elemento de conexión que permite la comunicación entre dos o más ordenadores

Paridad: es el método que se refiere a la suma de un bit a un símbolo para forzar al grupo de unos a ser impar o par.

Códigos: conjunto de símbolos o signos, por ejemplo, la combinación de bits representa un símbolo dentro de la tabla de códigos

Modulación: es el procedimiento de manejar de forma controlada los elementos de una señal portadora para que incluya la información que se va a transferir.

Chips de entrada y salida

Los controladores de E/S son una clase de circuitos integrados que comenzaron a utilizarse en placas base de computadoras personales a finales de la década de 1980, originalmente como tarjetas complementarias, posteriormente incrustadas en las placas base. Un chip de E/S combina interfaces para una variedad de dispositivos de bajo ancho de banda

Un chip de E/S combina interfaces para una variedad de dispositivos de bajo ancho de banda. Las funciones a continuación son proporcionadas por los controladores de E/S si están en la placa base: ... Un controlador embebido y/o controlador de teclado que es a veces conectado a un teclado PS/2 y/o interfaz de ratón.

Los controladores de E/S originales se comunicaban con la unidad de procesamiento central a través del bus ISA (Industry Standard Architecture). Con la evolución de ISA hacia el uso del bus de interconexión de componentes periféricos (PCI), el controlador de E/S era, a menudo, el mayor motivo para continuar la inclusión de ISA en la placa base.

Arreglo de discos

RAID: Consiste en una serie de sistemas para organizar varios discos como si de uno solo se tratara, pero haciendo que trabajen en paralelo para aumentar la velocidad de acceso o la seguridad frente a fallos del hardware o ambas cosas.

RAID es una forma de obtener discos duros más grandes, más rápidos, más seguros y baratos aprovechando la potencia de la CPU para tareas que necesitarán circuitos especializados y caros

Funcionamiento de RAID

Básicamente el RAID es un sistema el cual permite almacenar información en una cantidad de discos de tal forma que agilice el proceso máquina-disco.

El sistema RAID evitará en lo más posible la pérdida de data de la siguiente manera

Los discos optimizados para RIAD poseen circuitos integrados que detecta si el disco está fallando, de ser así este circuito se encargará por encima del tiempo real de sacar la información y almacenarla en otros discos.

Material de apoyo

Al igual que en anteriores ocasiones aquí se dejara un material visual de apoyo (un video) para ayudar a una mejor comprensión del tema:

Conclusión

Para cerrar ambos temas, resulta muy interesante el como es que nuestra maquina, el computador que hemos usado de toda la vida, cual es lo que sucede de tras para que el ordenador pueda realizar una instrucción.

Espero la información quede clara, gracias por leerme