1. Introducción a la Arquitectura de Computadoras


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1 1. Introducción a la Arquitectura de Computadoras M. Farias-Elinos Contenido Definiciones Estructura de una computadora Evolución de las computadoras Generaciones de computadoras Evolución de la família Intel x86 Esquema de una computadora Representación numérica

2 Definiciones Arquitectura Son los atributos visibles para el programados: el Set de instrucciones, bits utilizados para la representación de datos, técnicas de direccionamiento, etc. Organización Es la implementación: Señales de control, interfaces, tecnología de la memoria, etc. Definiciones Estructura Es la forma en que los componentes se relacionan con otros Función Es la operación de componentes individuales como parte de la estructura Para una computadora son: Procesamiento de datos, Almacenamiento de datos, Desplazamiento de datos, Control

3 Funcionalidad Desplazamiento de datos

4 Almacenamiento de datos Procesamiento desde/hacia almacenamiento

5 Procesamiento desde almacenamiento hacia I/O Estructura Periféricos Computadora Central Processing Unit Main Memory Computadora Systems Interconnection Líneas de comunicación Input Output

6 Estructura CPU I/O Computer System Bus Memory CPU Registers Internal CPU Interconnection Arithmetic and Login Unit Control Unit El modelo de Von Neumann

7 Evolución de las computadoras Métodos manuales Métodos mecánicos Dispositivos eléctricos Bulbos electrónicos Transistores Cirscuitos integrados 1ra. Generación Utilización de Bulbos 1,000 circuitos por ft 3 Cintas perforadas MARK-I 1 ra computadora en Latinoamérica

8 2da. Generación ,000 circuitos por ft Utilización de transistores PDP-8 PDP-1 3ra. Generación millones de circuitos por ft 2 Circuitos integrados a escala IBM System/360 DEC PDP-12

9 4ta. Generación ???? billones de circuitos por ft 3 Circuitos integrados a gran escala Incremento de la reducción SunFire 15k Cray-YMP HP Apollo Evolución de la familia Intel x er. Microprocesador 4 bits 108 Khz Año ,300 transistores

10 Evolución de la familia Intel x bits Aplicaciones específicas 200 Khz Año ,500 transistores Evolución de la familia Intel x er. Microprocesador de propósito general 8 bits Utilizado en la Altair 2 Mhz Año ,000 transistores

11 Evolución de la familia Intel x / bits internos 8 bits externos (8088) Cache de instrucciones 1ra. PC (8088) De 4.47 a 8 Mhz Hasta 1 MB de RAM Año 1978 (8086) Ano 1981 (8088) 29,000 transistores Evolución de la familia Intel x bits Hasta 16 MB de RAM De 10 a 16 Mhz Año ,000 transistores

12 Evolución de la familia Intel x bits Soporte a multitasking De 16 a 33 Mhz Hasta 4 GB de RAM Año ,000 transistores Evolución de la familia Intel x (i486) Cache de datos e instrucciones 32 bits Pipelining Co-procesador matemático De 20 a 100 Mhz Hasta 4 GB de RAM Año ,200,000 de transistores

13 Evolución de la familia Intel x86 Pentium (80586) Superescalar Instrucciones ejecutandose en paralelo 32 bits de direcciones 64 bits de datos De 60 a 200 Mhz Hasta 4 GB de RAM Año ,300,000 de transistores Evolución de la familia Intel x86 Pentium Pro Predicción de instrucciones Análisis de flujo de datos 36 bits de direccionamiento 64 bits de datos De 133 a 200 MHz Año ,500,000 de transistores

14 Evolución de la familia Intel x86 Pentium II Tecnología MMX 36 bits de direcciones 64 bits de datos De 233 a 450 Mhz Año 1997 Procesamiento de audio, video y gráficas 7,400,000 de transistores Evolución de la familia Intel x86 Pentium III Intrucciones de punto flotante para 3D 36 bits de direcciones 64 bits de datos De 450 Mhz a 1.3 GHz Año 1999 Arriba de los 9,500,000 transistores

15 Evolución de la familia Intel x86 Pentium 4 Mejoras en instrucciones de punto flotante 36 bits de direccionamiento 64 bits de datos Mejoras en manejo de multimedia HyperThreading (HT) De 1.4 a 3.2 Ghz Año 2000 Esquema de una computadora

16 Representación numérica Humana Decimal 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9 Computadora Binaria 0,1 Digital (dígito), bit Simple Representación de enteros

17 Representación de enteros Representación de enteros Byte Conjunto de 8 bits 256 combinaciones Representar números positivos y negativos Formas de representación Magnitud con signo Complemento a uno Complemento a dos

18 Magnitud con signo MBS utilizado como signo (0 positivo, 1 negativo) Ejemplo: = = Doble cero = y = Valor máximo de , valor mínimo de Complemento a uno MBS utilizado como signo (0 positivo, 1 negativo), sustituir 0's por 1's y 1's por 0's Ejemplo: = = Doble cero = y = Valor máximo de , valor mínimo de

19 Complemento a dos MBS utilizado como signo (0 positivo, 1 negativo), sustituir 0's por 1's y 1's por 0's, y sumar 1 Ejemplo: = = Único cero = y = Valor máximo de , valor mínimo de Código de caracteres ASCII

20 Código de caracteres Unicode

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