Arquitectura de Computadoras -...
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1. Introducción a laArquitectura 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
Definiciones
Arquitectura
Son los atributos visibles para el programados: el Set de instrucciones, bits utilizados para la representaciónde 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 conotros
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
Funcionalidad
Desplazamiento dedatos
Almacenamientode datos
Procesamiento desde/hacia almacenamiento
Procesamiento desde almacenamiento hacia I/O
Estructura
Computadora
Main Memory
InputOutput
SystemsInterconnection
Periféricos
Líneas decomunicación
CentralProcessing Unit
Computadora
Estructura
Computer Arithmeticand Login Unit
ControlUnit
Internal CPUInterconnection
Registers
CPU
I/O
Memory
SystemBus
CPU
El modelo de Von Neumann
Evolución de las computadoras
Métodos manuales
Métodos mecánicos
Dispositivos eléctricos
Bulbos electrónicos
Transistores
Cirscuitos integrados
1ra. Generación
1944 – 1959
Utilización de Bulbos
1,000 circuitos por ft3
Cintas perforadas
MARK-I
1ra computadora enLatinoamérica
2da. Generación
1960 – 1964
100,000 circuitos por ft
Utilización de transistores
PDP-1
PDP-8
3ra. Generación
1964 – 1975
10 millones de circuitos por ft2
Circuitos integrados a escala
IBM System/360
DEC PDP-12
4ta. Generación
1975 - ????
billones de circuitos por ft3
Circuitos integrados a gran escala
Incremento de la reducción
SunFire 15k
HP ApolloCray-YMP
Evolución de la familia Intel x86
4004
1er. Microprocesador
4 bits
108 Khz
Año 1969
2,300 transistores
Evolución de la familia Intel x86
8008
8 bits
Aplicaciones específicas
200 Khz
Año 1972
3,500 transistores
Evolución de la familia Intel x86
80801er. Microprocesador depropósito general8 bitsUtilizado en la Altair2 MhzAño 1974
6,000 transistores
Evolución de la familia Intel x86
8086/808816 bits internos8 bits externos (8088)Cache de instrucciones1ra. PC (8088)De 4.47 a 8 MhzHasta 1 MB de RAMAño 1978 (8086)Ano 1981 (8088)29,000 transistores
Evolución de la familia Intel x86
8028616 bitsHasta 16 MB de RAMDe 10 a 16 MhzAño 1982
134,000 transistores
Evolución de la familia Intel x86
8038632 bitsSoporte a multitaskingDe 16 a 33 MhzHasta 4 GB de RAMAño 1985275,000 transistores
Evolución de la familia Intel x86
80486 (i486)Cache de datos e instrucciones32 bitsPipeliningCo-procesador matemáticoDe 20 a 100 MhzHasta 4 GB de RAM
Año 1989
1,200,000 de transistores
Evolución de la familia Intel x86
Pentium (80586)SuperescalarInstrucciones ejecutandose en paralelo32 bits de direcciones64 bits de datosDe 60 a 200 MhzHasta 4 GB de RAMAño 19933,300,000 de transistores
Evolución de la familia Intel x86
Pentium Pro
Predicción de instruccionesAnálisis de flujo de datos36 bits de direccionamiento64 bits de datosDe 133 a 200 MHzAño 1995
5,500,000 de transistores
Evolución de la familia Intel x86
Pentium II
Tecnología MMX36 bits de direcciones64 bits de datosDe 233 a 450 MhzAño 1997Procesamiento de audio, video y gráficas7,400,000 de transistores
Evolución de la familia Intel x86
Pentium IIIIntrucciones de punto flotante para 3D36 bits de direcciones64 bits de datosDe 450 Mhz a 1.3 GHzAño 1999
Arriba de los 9,500,000transistores
Evolución de la familia Intel x86
Pentium 4Mejoras en instrucciones depunto flotante36 bits de direccionamiento64 bits de datosMejoras en manejo de multimediaHyperThreading (HT)De 1.4 a 3.2 GhzAño 2000
Esquema de una computadora
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
Representación de enteros
Representación de enteros
Byte
Conjunto de 8 bits
256 combinaciones
Representar números positivos y negativos
Formas de representaciónMagnitud con signo
Complemento a uno
Complemento a dos
Magnitud con signo
MBS utilizado como signo(0 positivo, 1 negativo)
Ejemplo:+2510 = 000110012
-2510 = 100110012
Doble cero+010 = 000000002 y -010 = 100000002
Valor máximo de +12710, valor mínimo de -12710
Complemento a uno
MBS utilizado como signo (0 positivo, 1negativo), sustituir 0's por 1's y 1's por 0'sEjemplo:
+2510 = 000110012
-2510 = 111001102
Doble cero+010 = 000000002 y -010 = 111111112
Valor máximo de +12710, valor mínimo de -12710
Complemento a dos
MBS utilizado como signo (0 positivo, 1negativo), sustituir 0's por 1's y 1's por 0's, ysumar 1Ejemplo:
+2510 = 000110012
-2510 = 111001112
Único cero+010 = 000000002 y -010 = 000000002
Valor máximo de +12710, valor mínimo de -12810
Código de caracteres ASCII
Código decaracteresUnicode