Tema 4 Factores que afectan la velocidad de procesamiento

FACTORES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE PROCESAMIENTO

Cómo afectan los registros a la velocidad

Los registros en las primeras PC podrían almacenar dos bytes (16 bits), cada uno. La mayoría de las CPU vendidas hoy en día, tanto para PC compatibles como para computadora Macintosh, tienen registros de 32 bits. El tamaño de los registros, algunas veces llamado tamaño de la palabra, indica la cantidad de datos con que la computadora puede trabajar en un momento dado. Si todos los otros factores se mantienen igual, una CPU con registros de 32 bits puede procesar datos dos veces más rápido que uno que tiene registros de 16 bits.

La memoria y el poder de cómputo

El tamaño de la memoria RAM en una computadora puede tener un efecto profundo sobre su poder de cómputo. Para empezar, más RAM significa que la computadora puede usar programas más grandes y más poderosos, y que estos programas pueden accesar archivos de datos más grandes. Una PC con 2 MB de RAM es capaz de correr Windows de Microsoft; aun cuando el programa de hecho ocupe cerca de 10 MB de espacio de almacenamiento en disco. Cuando utilizas Windows de Microsoft, el programa no necesita cargar todos sus archivos a la memoria para correr correctamente. La computadora carga en la memoria únicamente las partes más esenciales. Cuando necesita acceso a otras partes del programa en el disco, puede descargar o intercambiar (“swap”) , partes no esenciales de la memoria hacia el disco, por el código del programa o los datos que necesita del disco a la memoria.

El reloj interno de la computadora

Todas las microcomputadoras tienen un sistema de reloj, pero el propósito principal del reloj no es la de mantener la hora del día. Como relojes de pulsera modernos, el reloj es accionado por un cristal de cuarzo. Las moléculas en el cristal de cuarzo vibran millones de veces por segundo, a una velocidad que nunca cambia. La computadora usa las vibraciones en el reloj del sistema para tomar el tiempo de sus operaciones de procedimiento. A lo largo de los años, las velocidades de los relojes se han incrementado en forma constante. La primera PC operaba a 4.77 megahertz. Hertz es una medida de los ciclos de reloj por segundo. Un ciclo es el tiempo que le toma realizar una operación, como mover un byte de un lugar de la memoria a otro. Megahertz (MHz) significa “millones de ciclos por segundo”. Actualmente, las PC más rápidas se acercan a velocidades de 100 MHz. En igualdad de todos los demás factores, una CPU operando a 66 MHz puede procesar datos 14 veces más rápido que otra operando a 4.77 MHz.

El bus

En las microcomputadoras, el término bus se refiere a las vías de acceso entre los componentes de una computadora. Existen dos buses principales en una computadora; el bus de datos y el bus de direcciones. Elbus de datoses una vía eléctrica de acceso que conecta la CPU, la memoria y otros dispositivos de hardware en la tarjeta principal. El bus es un grupo de líneas paralelas. Los buses de PC están diseñados para corresponder a las capacidades de los dispositivos conectados a ellos. Así que cuando las CPU podían enviar y recibir únicamente un byte de datos a la vez, no tenía ningún caso conectarlas a un bus que pudiera mover más datos que esos. Elbus de direcciones es un conjunto de alambres semejante al bus de datos, pero sólo conecta a la CPU con la memoria, y únicamente lleva direcciones de memoria. El bus de direcciones es importante ya que su número de líneas determina el número máximo de direcciones de memoria. Un byte de datos es suficiente para representar 256 valores diferentes. Si el bus de direcciones pudiera llevar sólo ocho bits a la vez, la CPU puede direccionar únicamente 256 bytes de memoria. Cuando las PC empezaron a incluir más memoria de software, tuvieron que disenarse métodos especiales para direccionarla. Los dos métodos se llaman memoria expandida y memoria extendida. La memoria extendida es un método más rápido, pero todavía es más lento que el direccionamiento de memoria directo.

Memoria caché

Una memoria caché es similar a la RAM, excepto que es extremadamente rápida comparada con la memoria normal y se usa en forma diferente. Cuando un programa está es ejecución y la CPU necesita leer datos o instrucciones de la memoria regular, verifica primero si los datos están en la caché. Si los datos que necesita no están ahí, continúa y lee los datos de la memoria regular y los lleva a sus registros, pero también carga los datos en la memoria caché al mismo tiempo. La siguiente vez que la CPU necesita para cargar los datos, los encuentra en la caché y ahorra el tiempo que se necesita para cargar los datos de la memoria regular. Podrías pensar que las probabilidades de que la CPU encuentre los datos que necesita en la caché son pequeñas, pero de hecho encuentra ahí los datos que necesita tan frecuentemente que mejora perceptiblemente el desempeño de una PC. Las instrucciones de programa son un buen ejemplo de los datos que la CPU encuentra a menudo en la caché. Con frecuencia, los programas hacen que las computadoras realicen la misma operación repetidamente hasta que se cumpla alguna condición. En el lenguaje de cómputo, este procedimiento repetitivo es llamado ciclo iteractivo (Loop).