Contenido - perso. ... compa±­as como Cirix y AMD que fabrican procesadores con el juego de instrucciones

  • View
    212

  • Download
    0

Embed Size (px)

Text of Contenido - perso. ... compa±­as como Cirix y AMD que fabrican procesadores con el juego...

  • Contenido

    1. INTRODUCCIN 2

    1.1. Presentacin del alumno y objetivos 21.2. Definiciones de: Computador, Arquitectura y Organizacin 21.3. Resea histrica de los computadores 2

    2. LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO 3

    2.1. Funciones que realiza 32.2. Elementos que la componen 32.3. Tipos 3

    3. LA MEMORIA 4

    3.1. Funciones que realiza 43.2. Elementos que la componen 43.3. Tipos 5

    4. BUSES DEL SISTEMA 6

    4.1. Funciones que realiza 64.2. Estructuras de interconexin 74.3. Tipos 8

    5. ENTRADA Y SALIDA 13

    5.1. Funciones que realiza 135.2. Dispositivos externos 135.3. Uso de interrupciones 145.4. Tipos 14

    6. MODOS DE DIRECCIONAMIENTO Y FORMATOS 15

    6.1. Introduccin 156.2. Modos de direccionamiento ms usuales 16

    7. JUICIO CRTICO 19

    8. BIBLIOGRAFA 20

    Pgina 1 de 21

  • 1. INTRODUCCIN1.1. Presentacin del alumno y objetivos

    Este trabajo ha sido realizado por Lus Panzano Barbero, n de matricula 92064, alumnode quinto curso de la especialidad de Automtica en la E.T.S.I.I.M. En l se pretende exponeruna visin general de la arquitectura de un computador analizando sus distintos elementos.

    1.2. Definiciones de: computador, arquitectura y organizacin delcomputador

    Se puede definir la arquitectura de computadores como el estudio de la estructura,funcionamiento y diseo de computadores. Esto incluye, sobre todo a aspectos de hardware,pero tambin afecta a cuestiones de software de bajo nivel.

    Computador, dispositivo electrnico capaz de recibir un conjunto de instrucciones yejecutarlas realizando clculos sobre los datos numricos, o bien compilando y correlacionandootros tipos de informacin.

    1.3. Resea histrica de los computadores

    La era mecnica de los computadores Podramos decir que las mquinas mecnicas de calcular constituyendo la "era arcaica"

    o generacin 0 de los computadores. Una evolucin de estas mquinas son las mquinasregistradoras mecnicas que an existen en la actualidad. Otro elemento de clculo mecnicoque se utiliz hasta hace pocos aos fue la regla de clculo que se basa en el clculologaritmo y cuyo origen son los crculos de proporcin de Neper. Ingenios clsicos de esaetapa fueran la mquina de Pascal, que poda realizar sumar, restas y, posteriormente,multiplicaciones y divisiones, y las dos mquinas de Charles Babbage: la mquina dediferencias y la analtica. Esta ltima fue la precursora de los computadores actuales.

    La fase final de la en la mecnica de la informtica y la constituyen los computadores electromecnicos basados en lgica de rels (dcada de los 30).

    La era electrnica de los computadoresLos computadores envasados en elementos mecnicos planteaban ciertos problemas:La velocidad de trabajo est limitada a inercia de las partes mviles.La transmisin de la informacin por medios mecnicos (engranajes, palancas, etctera.)

    es poco fiable y difcilmente manejable. Los computadores electrnicos salvan estos inconvenientes ya que carecen de partes

    mviles y la velocidad de transmisin de la informacin por mtodos elctricos no escomparable a la de ningn elemento mecnico.

    El primer elemento electrnico usado para calcular fue la vlvula de vaco y,probablemente, el primer computador electrnico de uso general fue el E.N.I.A.C. (ElectronicNumerical Integrator Calculator) construido en Universidad de Pennsylvania (1943-46). Elprimer computador de programa almacenado fue el E.D.V.A.C. (Electronic Discrete VariableComputer, 1945-51) basado en la idea de John Von Neumann, que tambin particip en elproyecto E.N.I.A.C. de que el programa debe almacenarse en la misma memoria que los datos.

    Generaciones de ordenadores En la evolucin de las mquinas para el tratamiento automtico de la informacin

    pueden distinguirse una acera que y tos que marcan la diferencia entre las denominadasgeneraciones de ordenadores. Las generaciones habidas hasta la actualidad han sido:

    1 generacin: (1946-1955) Computadores basados en vlvula de vaco que seprogramaron en lenguaje mquina o en lenguaje ensamblados.

    2 generacin: (1953-1964) Computadores de transistores. Evolucionan los modos de

    Pgina 2 de 21

  • direccionamiento y surgen los lenguajes de alto nivel.3 generacin: (1964-1974) Computadores basados en circuitos integrados y con la

    posibilidad de trabajar en tiempo compartido. 4 generacin: (1974- ) Computadores Que integran toda la CPU en un solo circuito

    integrado (microprocesadores). Comienzan a proliferar las redes de computadores.

    2. LA UNIDAD CENTRAL DE PROCESO2.1. Funciones que realiza

    La Unidad central de proceso o CPU, se puede definir como un circuito microscpico que

    interpreta y ejecuta instrucciones. La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en losordenadores. Habitualmente, la CPU es un microprocesador fabricado en un chip, un nicotrozo de silicio que contiene millones de componentes electrnicos. El microprocesador de laCPU est formado por una unidad aritmtico-lgica que realiza clculos y comparaciones, ytoma decisiones lgicas (determina si una afirmacin es cierta o falsa mediante las reglas dellgebra de Boole); por una serie de registros donde se almacena informacin temporalmente, ypor una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones. Para aceptar rdenes delusuario, acceder a los datos y presentar los resultados, la CPU se comunica a travs de unconjunto de circuitos o conexiones llamado bus. El bus conecta la CPU a los dispositivos dealmacenamiento (por ejemplo, un disco duro), los dispositivos de entrada (por ejemplo, unteclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo, un monitor o una impresora).

    2.2. Elementos que la componen

    ? Unidad de control: controla el funcionamiento de la CPU y por tanto delcomputador.

    ? Unidad aritmtico-lgica (ALU): encargada de llevar a cabo las funciones deprocesamiento de datos del computador.

    ? Registros: proporcionan almacenamiento interno a la CPU. ? Interconexiones CPU: Son mecanismos que proporcionan comunicacin entre la

    unidad de control, la ALU y los registros.

    2.3. TiposBsicamente nos encontramos con dos tipos de diseo de los microprocesadores: RISC

    (Reduced-Instruction-Set Computing) y CISC (complex-instruction-set computing). Losmicroprocesadores RISC se basan en la idea de que la mayora de las instrucciones pararealizar procesos en el computador son relativamente simples por lo que se minimiza el nmerode instrucciones y su complejidad a la hora de disear la CPU. Algunos ejemplos dearquitectura RISC son el SPARC de Sun Microsystems, el microprocesador Alpha diseado porla antigua Digital, hoy absorbida por Compaq y los Motorola 88000 y PowerPC. Estosprocesadores se suelen emplear en aplicaciones industriales y profesionales por su granrendimiento y fiabilidad.

    Los microprocesadores CISC, al contrario, tienen una gran cantidad de instrucciones ypor tanto son muy rpidos procesando cdigo complejo. Las CPUs CISC ms extendidas sonlas de la familia 80x86 de Intel cuyo ltimo micro es el Pentium II. ltimamente han aparecidootras compaas como Cirix y AMD que fabrican procesadores con el juego de instrucciones80x86 y a un precio sensiblemente inferior al de los microprocesadores de Intel. Adems, tantoIntel con MMX como AMD con su especificacin 3D-Now! estn apostando por extender elconjunto de instrucciones de la CPU para que trabaje ms eficientemente con tratamiento deimgenes y aplicaciones en 3 dimensiones.

    Pgina 3 de 21

  • 3. LA MEMORIA3.1. Funciones que realiza

    La memoria de un computador se puede definir como los circuitos que permitenalmacenar y recuperar la informacin. En un sentido ms amplio, puede referirse tambin asistemas externos de almacenamiento, como las unidades de disco o de cinta.

    Hoy en da se requiere cada vez ms memoria para poder utilizar complejos programasy para gestionar complejas redes de computadores.

    3.2. Elementos que la componen

    Una memoria. vista desde el exterior, tiene la estructura mostrada en la figura 3-1. Paraefectuar una lectura se deposita en el bus de direcciones la direccin de la palabra dememoria que se desea leer y entonces se activa la seal de lectura (R); despus de ciertotiempo (tiempo de latencia de la memoria), en el bus de datos aparecer el contenido de ladireccin buscada. Por otra parte, para realizar una escritura se deposita en el bus de datos lainformacin que se desea escribir y en el bus de direcciones la direccin donde deseamosescribirla, entonces se activa la seal de escritura (W), pasado el tiempo de latencia, lamemoria escribir la informacin en la direccin deseada. Internamente la memoria tiene unregistro de direccin (MAR, memory address register), un registro buffer de memoria o registrode datos (MB, memory buffer, o MDR, memory data register) y, un decodificador como se veen la figura 3-2. Esta forma de estructurar la memoria se llama organizacin lineal o de unadimensin. En la figura cada lnea de palabra activa todas las clulas de memoria quecorresponden a la misma palabra.

    Por otra parte, en una memoria ROM programable por el usuario con organizacin lineal,las uniones de los diodos correspondientes a lugares donde deba haber un "0" debendestruir