Arquitectura Nociones Básicas

7/25/2019 Arquitectura Nociones Básicas

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ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

GRUPO # 3

FECHA: 24 DE NOVIEMBRE DE 2015

INTEGRANTES: HÉCTOR REVELO

ANDRÉS SUNTAXI

INES BURBANO

DAVID CUTIOPALA





DESARROLLO

'r+ani,aci$n delComputador "%resentaci$n- "ntroducci$n e Historia

/u0 es una computadora

áquina di+ital electr$nica pro+ramable para el tratamiento automático de la in)ormaci$n-capa, de recibirla- operar sobre ella mediante procesos determinados y suministrar losresultados de tales operaciones.4

"ntroducci$n

%or qu0 estudiar or+ani,aci$n y arquitectura de computadoras

5ise6ar me(ores pro+ramas de base:• Compiladores- sistemas operativos- y drivers• 'ptimi,ar pro+ramas• Construir computadoras• Evaluar su desempe6o• Entender los compromisos4 entre poder de computo- espacio y costos

A7/8"*EC*87A V& '79AN"AC";N

A&'(!)*+)(&: atributos visibles al pro+ramador &et de instrucciones- bits utili,ados para representar los datos- mecanismos dedireccionamiento- entrada y salida- etc.

O&,!-+!.: c$mo se implementan&e6ales de control- tecnolo+<a de la memoria

*oda la )amilia #=> de "ntel comparte la misma arquitectura básica- esto ase+ura lacompatibilidad de c$di+o al menos la de pro+ramas anti+uos?a or+ani,aci$n cambia entre di)erentes versiones de una misma )amilia.

C//*)*No @ay una clara distinci$n entre asuntos relacionados con la or+ani,aci$n y los relevantes conla arquitectura

%rincipio de equivalencia Hardare&o)tare:Cualquier cosa que puede ser @ec@a por so)tare puede ser @ec@a en @ardare ycualquier cosa que puede ser @ec@a con @ardare puede ser @ec@a con so)tare4

E)&(+)(& % F(+!.

?a Estructura es la )orma en que los componentes se relacionan entre s<.



?a )unci$n es la operaci$n que reali,an los componentes individuales como parte de unaestructura.

F(+!/*?as )unciones básicas de una computadora son:

• %rocesamiento de 5atos• Almacenamiento de datos• *rans)erencia de 5atos• Control• Visi$n Buncional• 'peraciones *rans)erencia de 5atosD• 'peraciones AlmacenamientoD• 'peraciones procecamiento desde@asta almacenamientoD• 'peraciones procesamiento desde almacenamiento a E&D• Estructura computadoraD• Estructura C%8D• Estructura 8CD

?a memoria principal 7AD se mide en F el almacenamiento en disco se mide en 9F parasistemas c@icos- en *F para sistemas más +randes.Gord palabraD unidad de trans)erencia: cantidad de bits que pueden moversesimultáneamente dentro de la C%8

= bits- 1> bits- 32 bits- >! bits

?os circuitos en los c@ips de una computadora suelen medirse en micrones.

H"&*'7"A



%rimeras computadoras4

Ilustración 1: Ábacos



Ilustración 2: Calculadoras Mecánicas

Ilustración 3: Sistemas basados en relés

M'(! "!*&*+!6* "* B77,*

1=22: %rimera computadora mecánicaD8saba el m0todo de las di)erencias )initas para el cálculo de polinomios de 2do +rado.7equer<a apro#. 2I.JJJ partes.

1=!K: 'tra versi$n más peque6aNo lle+o a construirse- )ue reproducida por el useo de Ciencia en 1L=I

aquina anal<tica 1=3!D



%rimera Computadora 5i+ital mecánicaDCalculaba cualquier )unci$n al+ebraica y almacenaba nMmeros.

&e pro+ramaba con tar(etas.GENERACIONES DE COMPUTADORES

P&!*& G**&+!.

1L!J1LII8tili,an tubos al vac<o

• Enormes 2J-JJJ tubosD y lentas un ciclo ≈ 1 se+.D• 8n solo +rupo dise6aba- constru<a- pro+ramaba- operaba y manten<a cada máquina.• *oda la pro+ramaci$n se @ac<a en len+ua(e máquina conectando cables en un tablero

por e(emploD.• No e#ist<an los sistemas operativos.

• En 1LIJ se introducen las tar(etas per)oradas.

Atanaso)) Ferry Computer 1L3L 1L!2D &8&EB

• %rimera computadora di+ital binariaD• No era de prop$sito +eneral• 7esolv<a sistemas de ecuaciones lineales.



• o@n Atanaso)) y Cli))ord Ferry de la "oa &tate 8niversity.

Colossus 1L!3D

• 5esarrollo Fritánico• 5ise6ada para descri)ar los mensa(es encriptados por los alemanes• No se conoci$ @asta los =J *op &ecretD

EN"AC 1L!>D

• Electronic Numerical "nte+rator and Computer • o@n auc@ly and . %resper EcOert %ennsylvaniaD• %rimera computadora de prop$sito +eneral• &e pro+ramaba cableando4

• 5ecimal no binariaD• 2J acumuladores de 1J d<+itos• %ro+ramada manualmente usando sitc@es• 1=-JJJ válvulas• 3J toneladas P• 2.!J m anc@o # 3J m lar+o P



• 1!J OG de consumo• I-JJJ adiciones por se+undo• IJJ Blops

E6 /"*6/ "* / N*(• Antes: pro+ramar era conectar cablesQ• Hacer pro+ramas era más una cuesti$n de in+enier<a electr$nica• Cada ve, que @ab<a que calcular al+o distinto @ab<a que reconectar todo.

8/9 V/ N*(• 1LJ3 Hun+r<aD R 1LIK• 5r. en matemática y qu<mica• %ublic$ y publicit$ la idea de pro+rama almacenado en memoria.

Von Neumann*urin+

• ?os datos y pro+ramas se almacenan en una misma memoria de lecturaescritura- loscontenidos de esta memoria se direccionan indicando su posici$n sin importar su tipo.

• E(ecuci$n en secuencia salvo que se indique lo contrarioD



anc@ester arO " 1L!=D• *ambien llamada Faby• 8sada para demostrar el concepto de pro+rama almacenado• En 1L!= se contrat$ a *urin+ para el desarrolo de un len+ua(e de pro+ramaci$n para la

máquina

%rimer pro+rama de la H1• CI = S • A = A - S • J1J A = - S • J11 If A < 0, CI = CI + 1 • 1JJ CI = CI + S • 1J1 A = A - S • 11J S = A • 111 HALT

'bten<a el má#imo )actor propio de A

UNIVAC 1;4;<• %rimera computadora comercial• EcOertauc@ly Computer Corporation• 8niversal Automatic ComputerD• "ncorpora el uso de cintas ma+n0ticas• Cálculos para el

censo de 8&A



• Bin de los IJS 8N"VAC "" Trápida Tmemoria

*ar(etas per)oradas

• 'HNN"AC 1LI!D



"F >IJ 1LIID• %rimera computadora producida en masa• Buera de circulaci$n en 1L>L

"F KJ! 1LIID

• %rimera máquina comercial con @ardare de punto )lotante•

I UB?'%&.



SEGUNDA GENERACI$N

• 1LII1L>>• &e introducen los transistores.• ás baratos• ás C@icos• enos disipaci$n de calor • &ilicio arenaD• 5istinci$n entre dise6adores- constructores- pro+ramadores- operadores y personal de

mantenimiento.

• &e escrib<an los pro+ramas en papel- lue+o se per)oraban las tar(etas

• ?os operadores toman las tar(etas del pro+rama y colocan tambi0n los del compilador.• &e crea el proceso por lotes que a+rupa traba(os.• Nace la micropro+ramaci$n

*ransistor 1L!KD

B'7*7AN 1LIKD



• %rimer compilador B'7*7AN para "F KJ!• Bormula *ranslatorD

"F 1!J11LILD

• !UF de memoria e#pandible a 1>UF.• Fuena para leer tar(etas- copiar cintas e imprimir resultados-• ala para cáclulos num0ricos.• &e utili,aba con )ines comerciales bancos- etc.D

"F KJL! 1L>2D• Fuena para @acer c$mputos• &e utili,aba con )ines cient<)icos.



"F 1!J1 R "F KJL!:aD los pro+ramadores llevan tar(etasbD ?a 1!J1 lee un lote de tar(etas y los +raba en la cintacD 8n operador lleva la cinta a la KJL!dD ?a KJL! reali,a los c$mputoseD 8n operador lleva la cinta a una 1!J1)D ?a 1!J1 imprime las salidas

*raba(o en B'7*7AN

• Bortran onitor &ystem• Comien,o de los &istemas 'perativos

5EC %5%1 1L>1D

• !U de palabras de 1= bits.• 8& 12J-JJJ• W IX del precio

de la "F KJL!



%rimer video(ue+o.

Estudiantes de "* 1L>2D

• "mplementado en una %5%1"nvenci$n del ouse 1L>!D



T*&+*& G**&+!.• 1L>I1L=J• &e introducen los circuitos inte+rados• Fa(an los costos• &ube el desempe6o• &e introduce la multipro+ramaci$n• tiempo compartido entre usuarios• &e introducen los discos duros• Circuitos inte+rados• %rimer circuito inte+rado• acO Uilby 1LI=D• 1 transistor- un capacitor- y 3 resistencias• 1J#1I mm• %entium !• II millones de transistores• 8n pelo KI micrones• *ransistor actual J.3 micronesP

"F 3>J 1L>!D5EC %5%= 1L>!D

• %rimer minicomputador • No necesita una @abitaci$n con aire acondicionado• ?o bastante peque6o para colocarlo en una mesa de laboratorio• 8& 1>-JJJ

Bundaci$n de "ntel 1L>=D• Andy 9rove- 7obert Noyce y 9ordon oore



?en+ua(e C 1LK2D• ?aboratorio Fell desarrolla el len+ua(e C

YincludemainDZ

)or[[D print)\Hello orld...\]nD[

^

Cray 1 1LK>D

• &eymour Cray• %rimera supercomputadora• %rocesamiento vectorial•

12 unidades procesando en paralelo• Apro#. 12J Blops

8?*"C& 1LK>D• "mpulso en el desarrollo de &' times@arin+4

%rimer microprocesador en un c@ip "ntel"ntel !JJ! 1LK1D C%8 de ! bits 23JJ transistores

8sado para calculadoras 5ispositivos de

control

"ntel =J=J 1LK!D = bits datos 1> bits direcciones



A?*A"7 ==JJ 1LKID• %rimera computadora personal• *en<a un "ntel =J=J

Apple " 1LK>D

Apple "" 1LK=D



• &e pod<a aumentar la 7A• *en<a = slots de e#pansi$n

icroso)t 1LK=D• 1LKI R Fasic para la Altair • 1L=1 acuerdan con "F el desarrollo de 5'&

CUARTA GENERACI$N

5esde 1L=J

• 8san V?&" lar+e scale inte+rationD.• 1JJ-JJJ componentes por c@ip• Bacilita la creaci$n de microprocesadores• "ntel =J=J = bitsD• "F %C 1L=1D con 5'&.• "ntel =J2=>- =J3=> y =J!=>.• Aparecen las terminales +rá)icas 98"D• acintos@• icroso)t adopta4 98" y desarrolla Gindos sobre 5'&D• Aparecen la )iloso)<a 7"&C4

"F %C 1L=1D• 8sa el "ntel =J==• &istema 5'& icroso)tD• 1L=3: _*- con disco r<+ido

Commodore >! 1L=2D

&ony introduce el C5 1L=!D

acintos@ 1L=!D



?inu# 1LL1D

• Estoy construyendo un sistema operativo +ratuito no es más que un @obby- no será unacosa +rande y pro)esional como 9N8D para clones A* con un 3=> o !=>D.41

C'%8*A5'7A C8`N*"CA

*raba(a con unos y ceros. &on representados por electrones. Ener+<a aterri,ada JD o e#citada 1D. No utili,an bits- sino qubits. Mltiples estados en un mismo instante. l5Gave compa6<aD

%entá+ono NA&A 9oo+le

1 Linus Torvalds, Helsinki, Oct. 91



Tabla de Qubit



ESTRUCTURA B=SICA DE UN COMPUTADOR

8N"5A5 5E EN*7A5A

Es el dispositivo por donde se introducen en el computador los datos e instrucciones. En estasunidades se trans)orman las in)ormaciones de entrada en se6ales binarias de naturale,a el0ctrica.

8N"5A5 5E &A?"5A

Es un dispositivo por donde se obtienen los resultados de los pro+ramas e(ecutados en elcomputador. &uelen trans)ormar las se6ales el0ctricas binarias en caracteres escritos ovisuali,ados.



E'7"A DEs la unidad donde se almacenan tanto los datos como las instrucciones.

E'7"A %7"NC"%A?-CEN*7A? ' "N*E7NA

Es la memoria que actMa con mayor velocidad y está li+ada directamente a las unidades másrápidas del computador 8C y A?8D. %ara que un pro+rama se e(ecute debe estar almacenadocar+adoD en memoria principal.

7ead 'nly emory 7'D7andom Access emory 7AD

E'7"A A8_"?"A7- &EC8N5A7"A ' E_*E7NA &on 5iscos y cintas ma+n0ticas- discos $pticos. El con(unto de estas unidades se denominamemoria au#iliar.

8N"5A5 CEN*7A? 5E %7'CE&' C%8D

8N"5A5 A7"**"C'?;9"CA A?8 A7"*HE*"C ?'9"C 8N"*D.Esta unidad contiene los circuitos electr$nicos con los que se @acen las operaciones de tipoaritm0tico sumas- restas- etc...D y de tipo l$+ico comparar dos nMmeros- @acer operaciones del

`l+ebra de Foole binaria and- or- not- #or-... - etc...D. 7e+istro de entrada 7e+istro acumulador 7e+istro de estado



8N"5A5 5E C'N*7'? 8CD

El ob(etivo de la unidad de control es monitori,ar o controlar el )uncionamiento de todo elcomputador- diri+iendo la in)ormaci$n a las unidades correspondientes en el momento adecuado y

dando las $rdenes oportunas para que se realicen las acciones pertinentes sumar- acceder a undato de la memoria...D. 5esde aqu< se controlan todas las operaciones.

F8& 5E? &"&*EA

Es el con(unto de circuitos encar+ados de la cone#i$n y comunicaci$n entre la C%8 y el resto de lasunidades de la computadora. %ara ello utili,a un con(unto de varias l<neas el0ctricas que permiten latransmisi$n de los datos en paralelo. %or e(emplo- un bus de 1> bits trans)iere simultáneamente esacantidad de bits entre dos unidades cualesquiera.



B!76!/,&>:

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