Presentación arquitectura de la computadora

 La arquitectura de computadoras es el diseño
conceptual y la estructura operacional fundamental
de un sistema de computadora. Es decir, es un
modelo y una descripción funcional de los
requerimientos y las implementaciones de diseño
para varias partes de una computadora, con
especial interés en la forma en que la unidad
central de proceso (UCP) trabaja internamente y
accede a las direcciones de memoria.
 También suele definirse como la forma de
seleccionar e interconectar componentes de
hardware para crear computadoras según los
requerimientos de funcionalidad, rendimiento y
costo.

 Pila: Modelo sencillo para evaluación de expresiones
(notación polaca inversa). Instrucciones cortas pueden
dar una buena densidad de código.
 Acumulador: Instrucciones cortas. Minimiza estados
internos de la máquina (unidad de control sencilla).
 Registro: Modelo más general para el código de
instrucciones parecidas. Automatiza generación de
código y la reutilización de operandos. Reduce el tráfico
a memoria. Una computadora actualmente tiene como
estándar 32 registros. El acceso a los datos es más
rápido.

 Pila: A una pila no se puede acceder
aleatoriamente. Esta limitación hace difícil generar
código eficiente. También dificulta una
implementación eficiente, ya que la pila llega a ser
un cuello de botella, es decir, que existe dificultad
para la transferencia de datos en su velocidad mk.
 Acumulador: Como el acumulador es sólamente
almacenamiento temporal, el tráfico de memoria es
el más alto en esta aproximación.
 Registro: Todos los operadores deben ser
nombrados, conduciendo a instrucciones más
largas.

A
r a
q d
u I e
i n l
t t
e e C
c r P
t n U
u a
r

 Las instrucciones pueden clasificarse en 5
categorías:
  Instrucciones de aritmética y lógica.

  Instrucciones de movimientos de datos.

  Operaciones de datos en bloques.

  Instrucciones de control del programa.

  Instrucciones de Entrada - Salida.

  Instrucciones de Aritmética y Lógica.

 Entre ellas se encuentran operaciones binarias, las
cuales requieren dos operandos y producen un
resultado único. La suma, la resta, la multiplicación
y división, son operaciones estándar en la mayor
parte de las máquinas con excepción de algunas
mini-computadoras y microprocesadores. Las
operaciones de lógica incluida en el conjunto de
instrucciones son las operaciones AND, NAND,
NOR, XAND y XOR.
 También dentro de las instrucciones de aritmética y
lógica se encuentran las operaciones de
desplazamiento y las de rotación.

  Instrucciones de movimientos de datos:
 Esta instrucción da por resultados la copia de datos desde una localidad de
operando a otra; además del código de operación, estas instrucciones requieren
información que identifique los operandos fuentes y destinos. En una computadora
de uso general, los datos se pueden mover de:
  Registro a registro.
  Registro a memoria.
  Memoria a registro.
  Memoria a memoria.
  Operaciones de datos en bloques: Son aquellas que se efectúan con un
conjunto de operandos y no con un solo operando. También dentro de esta
instrucción se encuentra la de control del programa. Esto hace posible que un
programa se adapte a la secuencia inherente al ciclo de la máquina de la
computadora. En otras palabras, se pueden pasar por alto secciones de
instrucciones como resultado de la activación de un código de condiciones o como
resultado directo del diseño del programa.
  Instrucciones de control del programa
  Instrucciones de Entrada - salida: Desde el punto de vista de la programación
para el acceso a la memoria o a un periférico simplemente se requiere el mismo
conjunto de instrucciones. Estos sistemas se denominan sistemas de Entrada -
Salida mapeados por memoria.

 Los grandes sistemas de computación suelen dar servicio a grandes
cantidades de usuarios. Desde el punto de vista operativo la memoria es
una de los principales elementos que componen nuestros sistemas.
 Un sistema operativo es un conjunto de programas que hace posible
que el usuario de un sistema de computación tenga acceso controlado a
sus recursos, entre esos recursos se encuentran, la CPU, la memoria y
los dispositivos de Entrada - Salida. El sistema operativo asigna tiempo
a la CPU, distribuye el espacio disponible en la memoria, asigna y
controla dispositivos de Entrada - Salida, para cada usuario. Estas
funciones se realizan en forma transparente, es decir que el
programador escribe el programa como si todo el sistema de la
computadora estuviere dedicado a ese programa. Para ofrecer algunas
características del sistema operativo la arquitectura de la maquina debe
poseer ciertas propiedades. Para comenzar la maquina debe tener por
lo menos 2 modos de operación diferentes.
 Una forma, se denomina modo de supervisión y el otro modo del
usuario.

 La distribución de la memoria dentro de la
computadora se suele denominar Mapa de
Memoria y en el que es posible observar en que
zona se encuentran ubicados los registros y
programas del sistema operativo. De acuerdo a la
cantidad de bit que maneja el microprocesador es
la capacidad máxima permitida que se puede
direccionar en la máquina.
 Independientemente de esta disponibilidad de
memoria el limite real de direccionamiento va a
estar dado por el sistema operativo que se esta
usando, por ejemplo el sistema operativo D.O.S.
independientemente de la memoria instalada
puede direccionar como área de trabajo 640 Kb.

 Cuatro clases principales de técnicas se aplican comúnmente en
forma individual o combinada para controlar la transferencia de
datos de Entrada - Salida:
  Entrada - Salida controlada por programa: el procesador
supervisa todas las transferencias de Entrada - Salida a través
de la iniciación de órdenes y la verificación del estado del
dispositivo. Esta técnica se emplea en aplicaciones
especializadas y diagnósticos de dispositivos. La Entrada -
Salida por programa utiliza la interfaz de hardware en forma más
simple pero no aprovecha eficientemente los recursos.
  Entrada - Salida por interrupciones: las funciones son
iniciadas bajo el control del programa pero la sincronización se
maneja por medio de solicitudes de interrupción al hardware y el
dispositivo asociado interrumpe el servicio de rutinas. Se utilizan
en aplicaciones de baja o media velocidad en un entorno
especializado o de multiprocesamiento. La Entrada - Salida
activada por interrupciones utiliza hardware de complejidad
relativamente baja y permite el diseño de software eficiente.

  Acceso directo a memoria (DMA): la transferencia de Entrada - Salida
de un bloque de datos completo se establece bajo el control del
programa y se implementa con hardware de uso especial que transfiere
datos directamente hacia o desde la memoria principal. Esto ocurre sin
más intervención de la CPU en forma concurrente con la ejecución del
programa. El DMA se utiliza en dispositivos de velocidad media o alta en
forma muy eficiente pero requiere una interfaz de hardware más
completa. Entre los usos más comunes se cuenta los controladores de
cinta o disco magnético, enlace entre los procesadores y procesadores
de gráficos de alta velocidad.
  Entrada - Salida mapeada por direcciones: la transferencia de datos
se realiza entre la CPU y la región lógica del espacio direccionable del
programa, que en realidad es parte de un dispositivo de Entrada -
Salida, tal como una pantalla de imágenes o un canal de direcciones en
lugar de la memoria principal. Esta técnica permite tanto la manipulación
del programa de datos como las transferencias directas entre el
dispositivo de Entrada - Salida y el almacenamiento final de la
información. La Entrada - Salida mapeada por direcciones es un
mecanismo eficiente y transparente que se utiliza con dispositivos
estructurados, no es una extensión del DMA sino una técnica alternativa
para ciertas aplicaciones.

 La configuración de Entrada - Salida es en términos
generales la sección menos estandarizada de un sistema de
computación, aunque sólo puede disponerse de un número
pequeño de opciones del procesador, la selección del tipo y
números de dispositivos de Entrada - Salida depende
considerablemente de las aplicaciones. Además la
configuración de Entrada - Salida tiende a cambiar conforme
se desarrolla y expande el sistema.
 Es muy deseable poder agregar o desmontar dispositivos sin
tener que volver a configurar la máquina básicamente
minimizando al mismo tiempo el costo y la complejidad. El
método fundamental para alcanzar estas metas es el diseño
del hardware y de la modularidad de dicho diseño.
 El vehículo habitual para lograrla en el sistema de Entrada -
salida es el canal de Entrada - Salida común.

En este canal se interconectan dispositivos de
Entrada - Salida, la CPU y la memoria principal y
permite comunicaciones flexibles entre estas
unidades. Las funciones principales del canal de
Entrada - Salida hace posible que múltiples
dispositivos:
 Transfieren información por trayectorias de
datos comunes compartiendo y reduciendo la
complejidad del hardware.
 Se agregan o desmontan dispositivos
simplemente enchufando o desenchufando sus
cables (plug and play).

  El canal de Entrada - Salida emplea especificaciones
lógicas, eléctricas y físicas estandarizadas. Esta estandarización
hace posible que familias enteras de computadoras con diverso
nivel de rendimiento utilicen los mismos periféricos. Además, el
diseñador de una interfaz del dispositivo de Entrada - Salida no
necesita estar familiarizado con el diseño de la CPU, ni conocer
con que máquina en particular va a funcionar la interfaz. Sólo
debe comprender las características del canal, cuyas
especificaciones necesarias pueden clasificarse en 3 categorías:
  Lógicas: definición y agrupación de señales relacionadas de
polaridad lógica, por ejemplo:
dirección, datos, control, sincronización, etc.
  Eléctricas y físicas: niveles de señales, tipos de
cables, conectores, etc.
  Protocolo: reglas de uso del canal, tal como las relaciones de
tiempo (temporización, sincronización, reconocimiento y
arbitraje).

 Área de sistema
 Clusters

 Directorio raíz

 Subdirectorio

 FAT

 Localización

 Organización

 Consecuencias

 Perdidas de consistencia

Presentación arquitectura de la computadora

Más contenido relacionado

La actualidad más candente (20)

Destacado (20)

Similar a Presentación arquitectura de la computadora (20)

Último (20)

Presentación arquitectura de la computadora