1. ¿Cuáles son algunas de las funciones de la CPU?

1. Almacenar temporalmente las instrucciones extraídas de la memoria principal.
2. Decodificar estas instrucciones, extrayendo el código de operación y emitiendo las órdenes oportunas al resto de circuitos para la ejecución de la operación.
3. Generar los pulsos o secuencias de tiempo necesarios para la ejecución síncrona de instrucciones y órdenes.
4. Almacenar datos temporalmente en el banco de registros interno.
5. Efectuar las operaciones aritmético-lógicas previamente decodificadas.

2. ¿Cuáles son las unidades funcionales de la arquitectura de Von Neumann?

1. La Unidad de Memoria (MU).
2. La Unidad Central de Proceso (CPU):
   • La Unidad de Control (CU).
   • La Unidad Aritmético-Lógica (ALU).
   • El banco de registros.
3. La Unidad de Entrada/Salida (I/O).

3. Si estamos hablando de buses, ¿qué es lo que determina la frecuencia del reloj?

La frecuencia del reloj determina la velocidad de transferencia de datos entre dos dispositivos conectados al mismo bus.

4. Enuncia y explica brevemente los tres tipos de memoria que componen la denominada memoria principal (interna):

• Los registros: Son áreas de almacenamiento de alta velocidad dentro de la CPU. Todos los datos deben pasar por un registro antes de ser procesados. Están formados por biestables.
• La memoria caché: Es un tipo de memoria intermedia entre el procesador y la memoria principal. Generalmente, está formada por circuitos integrados más rápidos que los empleados en la memoria RAM. Se utiliza para almacenar la información más comúnmente usada por el procesador, evitando accesos continuos y más lentos a la memoria principal.
• RAM (DRAM): A diferencia de la SRAM (que se basa en biestables), la DRAM utiliza condensadores para almacenar los estados. Son mucho más económicas de fabricar, pero, dado que los condensadores pierden paulatinamente su carga, es preciso que sean recargados cada cierto tiempo mediante un circuito de refresco.

5. Nombra y explica las distintas fases del ciclo de búsqueda y ejecución de instrucciones (en su versión resumida):

1. Carga, búsqueda o lectura (Fetch): La Unidad de Control (CU) envía a la memoria principal la dirección de la instrucción a ejecutar, almacenada en el registro Contador de Programa (PC), y activa las señales de control necesarias para que la memoria entregue dicha instrucción.
2. Decodificación: La Unidad de Control (CU) recibe la instrucción, la analiza y, si es necesario, lee los operandos de la memoria principal, enviando su dirección y activando las correspondientes señales de control.
3. Ejecución: La Unidad Aritmético-Lógica (ALU), bajo las órdenes de la Unidad de Control (CU), realiza la operación sobre los operandos y, si es necesario, graba el resultado en la memoria principal o en un registro.
4. Incremento del Contador de Programa (PC): Una vez incrementado, se puede pasar a ejecutar la instrucción siguiente (aunque existen instrucciones que pueden modificar el contenido del PC, dando lugar a bifurcaciones).

6. ¿Dónde pueden estar ubicados los datos que maneja una instrucción máquina?

• En la propia instrucción.
• En un registro de la CPU.
• En la memoria del ordenador.

7. ¿Cuáles son y qué almacenan los registros que aparecen en la arquitectura de Von Neumann?

• MAR: Registro de Direcciones de Memoria.
• MDR: Registro de Datos de Memoria.
• PC: Contador de Programa.
• CIR: Registro de Instrucción Actual.
• ACC: Registro que almacena resultados temporalmente.

8. Nombra los buses del sistema y explica qué es lo que transporta cada uno:

• Bus de Direcciones: Transporta las direcciones desde la Unidad de Control hacia la memoria principal o los periféricos.
• Bus de Datos: Transporta los datos desde o hacia la memoria principal y las unidades de Entrada/Salida.
• Bus de Control: Transporta las señales de arbitraje generadas por la Unidad de Control.

9. ¿Cuál es la principal diferencia entre SRAM y DRAM?

La principal diferencia es que la SRAM se basa en biestables, mientras que la DRAM, comúnmente conocida como RAM, utiliza condensadores para almacenar los estados.

10. ¿De qué se encarga la Unidad Aritmético-Lógica (ALU)?

La Unidad Aritmético-Lógica (ALU) se encarga de realizar operaciones elementales como sumas, restas, operaciones lógicas (AND, OR, NOT, etc.). Los datos le llegan desde la memoria principal y pueden estar almacenados temporalmente en los registros.

11. ¿Qué diferencia hay entre los buses en serie y los paralelos? ¿Cuáles son los inconvenientes de los paralelos?

Los buses en paralelo permiten transferir varios bits simultáneamente, mientras que los buses en serie solo son capaces de transferir los datos bit a bit, es decir, el bus tiene una única vía por la que transmite la información. Aunque el bus paralelo parece más eficiente, presenta los siguientes inconvenientes:

• La frecuencia debe ser más reducida debido a la necesidad de sincronización (lo que implica mayor complejidad).
• La longitud de los cables que forman el bus está limitada, ya que, a partir de cierta longitud, la probabilidad de que los bits lleguen desordenados es elevada.

12. Explica la principal diferencia que existe entre la arquitectura de Harvard y la de Von Neumann:

La principal diferencia es que la arquitectura de Harvard tiene la memoria de datos y la de instrucciones por separado, lo que le permite acceder a ambas memorias simultáneamente y tener longitudes de datos e instrucciones independientes. Por otro lado, la arquitectura de Von Neumann tiene unificadas la memoria de datos y de instrucciones.

13. ¿Qué es el ancho de la palabra de memoria?

El ancho de la palabra de memoria es el tamaño de la palabra de memoria, coincidente con el número de bits del bus de datos del chip de memoria.

14. ¿Qué es el ancho de bus?

El ancho de bus se refiere al número de hilos (o bits) que se transmiten simultáneamente por un canal.

15. ¿De qué se compone la Unidad de Memoria (MU)?

La Unidad de Memoria (MU) se compone de un conjunto de celdas de igual tamaño (en número de bits) que se identifican individualmente mediante una dirección. Sobre estas celdas se pueden realizar operaciones de lectura o escritura, y se utilizan para almacenar tanto datos como instrucciones máquina.

16. ¿Qué es la Unidad Central de Proceso (CPU) y cuál es su propósito?

La Unidad Central de Proceso (CPU) es el componente central del ordenador. Su propósito es controlar todos los componentes de hardware del sistema informático, enviando las señales necesarias para ejecutar los programas.

17. ¿Qué son los modos de direccionamiento? Enuncia y explica al menos uno de cada tipo (inmediato, directo, indirecto e indirecto con desplazamiento).

18. ¿Qué es el formato de una instrucción?

El formato de una instrucción es la forma de representación de una instrucción para ser almacenada en memoria. Dicho formato especifica el significado de cada uno de los bits que constituyen la instrucción, y la longitud de formato se refiere al número de bits que la componen. Para simplificar su decodificación, la instrucción se divide en una serie de campos (cadenas de bits contiguos), donde cada campo se refiere a un tipo de información específico.

19. ¿Cuál es la función de la Unidad de Control (CU)?

La función de la Unidad de Control (CU) es leer, una tras otra, las instrucciones máquina almacenadas en la memoria principal y generar las señales de control necesarias para que todo el sistema funcione y ejecute las instrucciones leídas correctamente.

20. ¿Cuál es la función principal del subsistema de Entrada/Salida (I/O)?

La función principal del subsistema de Entrada/Salida (I/O) es establecer la comunicación o intercambio de información entre la CPU o la memoria central y el exterior. Estas operaciones se suelen llevar a cabo a través de una gama cada vez más amplia de dispositivos externos, denominados periféricos, que proporcionan al ordenador las vías para intercambiar datos con el exterior.

21. ¿Para qué sirven los protocolos de arbitraje de buses y qué dos grupos existen?

Para garantizar que en todo momento solo una unidad acceda al bus, se utilizan los protocolos de arbitraje. Estos protocolos organizan el uso compartido del bus, estableciendo prioridades cuando más de una unidad solicita su utilización y garantizando, sobre todo, que el acceso al bus sea realizado por una sola unidad. Existen dos grupos de protocolos de arbitraje:

• Centralizados: En este grupo, existe una unidad de arbitraje (el árbitro del bus) encargada de gestionar de forma centralizada el uso del bus. El árbitro puede ser una unidad físicamente independiente o estar integrado en otra unidad, como la CPU.
• Distribuidos: Por el contrario, en los protocolos distribuidos no existe ninguna unidad especial para la gestión del bus. Esta gestión se realiza