Introduccion Arquitectura del Computador

7/21/2019 Introduccion Arquitectura del Computador

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Arquitectura de ComputadoresRecopilado por Ing. Pedro Yuri Marquez Solis

INTRODUCCIN

Prsentation


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Arquitectura de Computadores Se puede definir la arquitectura de computadores

como el estudio de la estructura, funcionamiento ydiseo de computadores. Esto incluye, sobre todo aaspectos de hardware, pero tambin afecta acuestiones de software de bajo nivel.

Computador, dispositivo electrnico capaz derecibir un conjunto de instrucciones y ejecutarlasrealizando clculos sobre los datos numricos, obien compilando y correlacionando otros tipos deinformacin


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Qu es un computador?

DEFINICIN DE Stallings:

Mquina digital electrnica programablepara el tratamiento automtico de lainformacin, capaz de recibirla, operarsobre ella mediante procesosdeterminados y suministrar los resultados

de tales operaciones.


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Digital Se conocen unicamente 2 estados, 2 smbolos.

BIT: 0 1 >>> Binary Digit .

Se representan numeros muy grandes, y tambien muypequeos, mediante

12361273654197238651798236

101010101010101010101011111111000000000010101010101010101

01010010101010101010010100000000000000000000000000000000000000011111001010101010101101010101010101>>Coma flotante: 11010101010000000


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Digital Facil de transmitir y reproducir.

0 nivel de voltaje bajo

1 nivel de voltaje alto


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Analgico Posee muchos valores para representar la

informacion.

Ejemplos: Luz, sonido, gusto, tacto, olfato. No son sencillas de transmitir ni de reproducir.


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Estructura

Computer

MainMemory

Input

Output

SystemsInterconnection

Peripherals

Communicationlines

CentralProcessingUnit

Computer


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CPU Central Unit Process: Unidad Central de Proceso.

Es el circuito electronico que realiza el trabajo de calculoo de correlacion lgica.

ALU

Unidad de Control

Registros

Buses internos


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Memoria Ram

Memoria Principal Zona de trabajo del Procesador.

Tanto instrucciones y datos deben PRIMERO ser

ubicadas en la RAM, desde esta ubicacin elprocesador las ira tomando.

Volatil requiere energia electrica constantemente

Temporal la informacion no esta almacenada

definitivamente , se va actualizando, retirando segnrequiera el sistema.


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Dispositivos de Entrada/salida Basicamente sirven para convertir seales analgicas a

digitales o viceversa.

Printer:Son contados los dispositivos que son exclusivamente deentrada o de salida.


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Buses Es el cableado, en el caso de una placa seria el circuito

impreso. En el caso de un flat SATA serian losconductores electricos.

Estan divididos por su funcin:

Buses de datos: que dato operar

Buses de instruccin Control : que operacin aplicar

Buses de direccin : Indica la direccin de memoriadonde se ubica el dato, o donde depositar el resultado.


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Arquitectura Jhon Von Neuman


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Traductores: Compiladores Son programas que permiten traducir un programa desde un lenguaje de

alto nivel a otro de mas bajo nivel. Por ejemplo, el compilador del lenguajeC.

Programafuente en

C

CompiladorPrograma

en lenguaje

de mquina

CPU

c = a + b;ld a

add b

str c

Traduccin Traduccin 00110101100010

1110010

CPUIntepretacin

Anlisis Optimizacin

Enlazador

Programa en lenguaje assembly


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Para la ejecucin de un programa

Fuente Compilar : Se compilan las instrucciones, es decir se

busca su equivalente en lenguaje mquina.

Traducir: Se traducen las variables, es darle unaposicion de memoria a cada una de las variables que sehayan definido.

Linkear: Es compilar y traducir las librerias que el

programa necesite

que esten declaradas. Cargar: Llevar los que esta compilado a la RAM


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Traductores: Intrpretes Un intprete es un programa que acepta otro programa (el programa

fuente) escrito en un determinado lenguaje (el lenguaje fuente) y lo

ejecuta. El intrprete carga, analiza y ejecuta una a una las instrucciones del

programa fuente.

La interpretacin se caracteriza por ser ms lenta que la compilacin.

Intrprete

Programa

fuente

Ejecucin

Anlisis

Ejemplo de lenguaje interpretado: Java.


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Historia

Generacin Aos Caractersticas

0 hasta 1945 Sistemas mecnicos y electro-mecnicos

1 1945 1955 Tubos al vaco, tableros

2 1955 1965 Transistores y sistemas por lotes

3 1965 1980 Circuitos integrados y multiprogramacin

4 desde 1980 Computadores personales

Hi i


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Historia

La generacin 0 (hasta 1945)

bacos

Calculadoras mecnicas. Sistemas basados en rels.

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Difference Engine (1822)

Primera Computadora Digital (mecnica)

Usada para calcular tablas numricas,calculaba cualquier funcin

algebraica y almacenaba nmeros. Seprogramaba con tarjetas.

Charles Babbage y Ada Lovelace.

Hi t i


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La primera generacin (1940-1955)

Luego se utilizan tubos al vaco

Eran enormes (20.000 tubos) y lentas (un ciclo 1 seg.) Un solo grupo diseaba, construa, programaba, operabay mantena cada mquina. Toda la programacin se haca en lenguaje mquina(alambrando tableros por ejemplo). No existan los sistemas operativos. En 1950 se introducen las tarjetas perforadas.

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Usada en la Segunda GuerraMundial para decifrar losmensajes de los alemanes.

Colossus (1945)

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ENIAC (1946)D.Mery 22 Arquitectura de Computadores

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UNIVAC (1946)

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Manchester Mark I (1948)

Primera mquina quefuncion con unprograma almacenado.John von Neumann,Princeton

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La segunda generacin (1955-1965)

Se introducen los transistores.

Distincin entre diseadores, constructores,programadores, operadores y personal de mantenimiento. Mainframes en salas acondicionadas. Se escriban los programas en papel, luego se perforabanlas tarjetas, cuarto de entrada, caf, esperar la salida. Los operadores toman las tarjetas del programa ycolocan tambin los del compilador. Se crea el proceso por lotes que agrupa trabajos.


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JOHNNIAC (1954)

Mquina que funcionabacon tarjetas.

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Tarjeta sin perforar

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A = 1 5 6

Tarjeta perforada

Lnea de programa

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IBM 704 (1955)

Primera mquina

comercial con hardwarede punto flotante(5kFLOPS).

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FORTRAN (1957)

Primer compiladorFORTRAN para IBM 704(Formula Translator)

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IBM 1401(1959)

4KB de memoria expandiblea 16KB.Buena para leer tarjetas,copiar cintas e imprimirresultados, pero mala paracclulos numricos.

Se utilizaba con finescomerciales (bancos, etc.)

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IBM 1401: Centro de Cmputo

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IBM 7094

Buena para hacer cmputos,se utilizaba con finescientficos.

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IBM 1401 IBM 7094:

a) los programadores llevan tarjetasb) La 1401 lee un lote de tarjetas y los graba en la cintac) Un operador lleva la cinta a la 7094d) La 7094 realiza los cmputose) Un operador lleva la cinta a una 1401f) La 1401 imprime las salidas

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Trabajo en FORTRAN

Fortran Monitor System

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ERMA, General Electric (1959)D.Mery 37 Arquitectura de Computadores



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Primer video-juego.Estudiantes de MIT (1962)


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La tercera generacin (1965-1980)

Se introducen los circuitos integrados, lo cual es una

gran ventaja en el precio y desempeo del computador. Se introduce el sistema IBM 360 altamente compatible. Se introduce la multiprogramacin Se introducen los discos duros. Se introduce el tiempo compartido entre usuarios.



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IBM 360 (1964)

Software compatiblecon IBM 7094, 1401entre otros.



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Circuitos integrados



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IBM 360



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GE 625 (1965)



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DEC PDP-1 (1961)

4K de palabras de 18bits.

US$ 120.000 < 5% delprecio de la IBM 7094



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Historia

Fundacin de Intel (1968)



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Laboratorio Bell desarrolla el lenguaje C(1972)

#include

main()

{

for(;;)

printf("Hello world..."\n);

}



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MULTICS (1976)



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PDP-11/70 (1974)



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Historia

De MULTICS nace UNICS (UNiplexed Information andComputing Service) luego se cambi a UNIX. AT&T

Era un sistema abierto lo que gener un caos.

IEEE gener un estndar llamado POSIX.

D.Mery 50 Arquitectura de Computadores



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Primer microprocesador en un chipIntel 4004 (1971)



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Intel 4004 (1971)



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Appel I (1976)

Steve Jobs & Steve Wosniak



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ALTAIR 8800 (1975)



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Apple II (1978) US$ 1930



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Microsoft (1978)



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La cuarta generacin (desde 1980) Usan LSI (large scale integration). Intel 8080 (8 bits) -> IBM PC (1980) con DOS.

Intel 80286 (1983), 80386 (1985) y 80486 (1989). GUI (graphical User Interface) -> Macintosh Microsoft adopta GUI y desarrolla Windows (sobre DOS) Microsoft saca Windows 95 como sistema operativo,

luego Windows 98 (basado en 16 bits), Windows NT (32bits) con ideas de VAX VMS. Windows NT 5.0 se transform en Windows 2000 Windows 98 se transform en Windows Me. Windows XP



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La cuarta generacin (desde 1980) UNIX se mantiene ms fuerte en computadores potentes Se basa en chips RISC de alto desempeo.

Pentium Liunx es una alternativa a Windows Unix saca X Windows basado en GUI Se introducen sistemas operativos en red (varioscomputadores conectados) y sistemas operativos

distribuidos (mltiples procesadores). continuar



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IBM PC (1981)



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Historia

Commodore 64 (1982)



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Disco Duro Seagate 40 MB (1978)



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Historia

Disco Duro Memorex 10MB (1983)



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Historia

AT&T y Laboratorio Bell desarrollan C++(1983)

#include

main()

{char *s1, *s2;

par{

s1 = "Hello";

s2 = "world\n";

}

cout


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Historia

IBM PC/AT (1983)



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s o a

Sony introduce el CD (1984)



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Commodore Amiga (1985)



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Macintosh (1984)



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X Windows para UNIX (1984)



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Sparcstation (1989)



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Estoy construyendo un sistema

operativo gratuito (no es ms que unhobby, no ser una cosa grande y

rofesional como GNU) para clnicos

T (con un 386 o 346).

Linus Torvalds, Helsinki, Oct. 91

Nace LINUX



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Intel Pentium (1993)



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Appel Newton (1993)



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Windows 95 (1995)



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Power Macintosh (1994)



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