Arquitectura de computadores c1
- 2. ¿PORQUE ARQUITECTURA DE COMPUTADORES? La IEEE/ACM Computer Curricula 2001 cita: “el computador esta en el corazón de la informática. Sin él la mayoría de las asignaturas de informática serian hoy una rama de la matemática teórica. Para ser hoy un profesional en cualquier ramo de la informática uno no debe ver al computador como una caja negra que ejecuta programas mágicamente. Todos los estudiantes de informática deben, en cierta medida comprender y valorar los componentes funcionales de un computador, sus características, su funcionamiento y sus interacciones. También sus implicaciones practicas. Los estudiantes necesitan comprender la arquitectura del computador para estructurar un programa de forma que éste sea mas eficiente en una maquina real. Seleccionando el sistema que se va a usar, debe ser capaz de comprender el compromiso entre varios componentes, como la velocidad del reloj de la CPU frente al tamaño de la memoria.
- 3. ¿PORQUE ARQUITECTURA DE COMPUTADORES? (Cont…) En Clements, A. “The undergraduate Curriculum in Computer Architecture.” IEEE micro, may/jun 2000. 1. Supongase que un licenciado trabaja en la industria y se le pide seleccionar un computador con la mejor relacion calidad precio para utilizarlo en una gran empresa. Comprender las implicaciones de gastar mas en distintas alternativas, como una cache grande o una velocidad de reloj mayor, es esencial para tomas esta decision
- 4. ¿PORQUE ARQUITECTURA DE COMPUTADORES? (Cont…) 2. Hay muchos procesadores que no forman parte de equipos PC o servidores, p ero sí en sistemas mas embebidos. Un diseñador debe ser capaz de programar en un procesador en C que esté embebido en algún sistema en tiempo real o sistema complejo, como un controlador electrónico de un coche inteligente. Depurar el sistema puede requerir un analizador lógico que muestre la relación entre las peticiones de interrupción de los sensores del sistema y el código de maquina
- 5. ¿PORQUE ARQUITECTURA DE COMPUTADORES? (Cont…) 3. Los conceptos utilizados en arquitectura de computadores tienen aplicación en otros cursos. En particular la forma en que el computador ofrece un soporte arquitectural a los lenguajes de programación y funciones en principio propias del sistema operativo, refuerza los conceptos de estas áreas.
- 6. ORGANIZACION Y ARQUITECTURA Cuando se describe a un computador se hace distinción entre arquitectura y organización ARQUITECTURA: Se refiere a los atributos a los atributos de un sistema que son visibles a un programador ORGANIZACIÓN: Se refiere a las unidades funcionales y sus interconexiones que dan lugar a especificaciones arquitectónicas.
- 7. ORGANIZACION Y ARQUITECTURA Atributos arquitectónicos: Conjunto de instrucciones Numero de bits usados para representar varios tipos de datos (números, caracteres) Mecanismos de E/S Técnicas para direccionamiento de memoria Atributos de organización: se incluyen detalles hardware trasparentes al programador Señales de control Interfaces entre computador y periféricos Tecnología de memoria usada.
- 8. ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO COMPUTADOR ---> sistema complejo: contienen millones de componentes electrónicos básicos. CLAVE: reconocer la naturaleza jerárquica de los sistemas complejos, incluyendo el computador. SISTEMA JERARQUICO: un sistema jerárquico es un conjunto de subsistemas interrelacionados cada uno de los cuales, a su vez , se organiza en una estructura jerárquica hasta que alcanza el nivel mas bajo del subsistema elemental.
- 9. ESTRUCTURA Y FUNCIONAMIENTO El diseñador trata un nivel en particular a la vez Cada nivel consta de un conjunto de componentes y sus interrelaciones. De cada nivel, al diseñador le importan la estructura y el funcionamiento: Estructura: el modo en que los componentes estan interrelacionados Funcionamiento : la operación de cada componente individual como parte de la estructura.
- 10. FUNCIONAMIENTO Sistema de transferencia de datos Mecanismos de control Recurso de almacenamiento de datos Recurso de procesamiento de datos •Procesar datos. Solo hay unos pocos métodos o tipos fundamentales de procesado de datos •Almacén de datos. El computador lleva a cabo una función de almacenamiento de datos. •Control: es ejercido por el ente que proporciona al computador las instrucciones. •Transferir. Entre el mismo y el mundo exterior.
- 13. FUNCIONAMIENTO “hay sorprendentemente, muy pocas formas de estructuras de computadores que se ajustan a la función que va ser llevada a cabo. En la raíz de esto subyace el problema de la naturaleza de uso general de los computadores, en la cual toda especialización funcional se tiene cuando se programa y no cuando se diseña”
- 14. ESTRUCTURA Representación sencilla de un computador. Actúa con su entorno externo COMPUTADOR • Almacenamiento • Procesamiento
- 15. ESTRUCTURA UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU, Central Processing Unit) : Controla el funcionamiento del computador y lleva a cabo sus funciones de procesamiento de datos =pqocesadoq MEMORIA PRINCIPAL: almacena datos E/S :transfiere datos entre el computador y el entorno externo. SISTEMA DE INTERCONEXIÓN. Es un mecanismo que proporciona la comunicación entre la CPU, la memoria principal y la E/S
- 16. ESTRUCTURA Unidad de control: controla el funcionamiento de la CPU y por tanto del computador. Unidad Aritmético Lógica (ALU): lleva a cabo las funciones de procesamiento de datos del computador Registros: proporciona almacenamiento interno a la CPU Interconexión CPU: son mecanismos que proporcionan comunicación entre la unidad de control, la ALU y los registros