Conceptos de arquitectura de computadoras parte 2

PARTE llORGANIZACIÓN DE LAS COMPUTADORAS

Dr. Adrián Antonio Castañeda Galván

COMPUTADORA:Es una máquina electrónica, analógica o digital, dotada de unamemoria de gran capacidad y de métodos de tratamiento de lainformación, capaz de resolver problemas matemáticos ylógicos mediante la utilización automática de programasinformaticos.


Es una secuencia de pasos entendibles por el computador para realizar una tarea.

Para cada operación se necesitan un conjunto particular de señales de control.

Se llama CPU (siglas en ingles de Central Processing Unit) oUnidad Central de Proceso (UCP) a la unidad donde se ejecutanlas instrucciones de los programas y se controla el funcionamientode los distintos componentes del ordenador. Suele estar integradaen un chip denominado microprocesador.


Un microprocesador es un chip con una alta escala deintegración con millones de transistores en su interior paracálculo y control computacional.

La CPU está compuesta por: registros, la Unidad de control, laUnidad aritmético-lógica, y dependiendo del procesador,una unidad en coma flotante


http://es.wikipedia.org/wiki/Imagen:CPUs_old.jpg

•Unidad de control•Unidad aritmético-lógica•Registros de almacenamiento •Memoria caché •Unidades funcionales •Buses de datos de control y dirección

Las partes lógicas que componen un microprocesador son, entre otras:


El primer microprocesador fue el Intel 4004, desarrollado en1971. Fué diseñado por: Ted Hoff y Federico Faggin de Intel, yMasatoshi Shima de Busicom (ZiLOG).

Los microprocesadores modernos están integrados por millones detransistores y otros componentes empaquetados en una cápsulacuyo tamaño varía según las necesidades de las aplicaciones a lasque van dirigidas, y que van actualmente desde el tamaño de ungrano de lenteja hasta el de casi una galleta.


La unidad de control es la unidad incluida en la CPU encargadade leer las instrucciones máquina almacenadas en la memoriaprincipal y de generar las señales de control necesarias paracontrolar y coordinar el resto de las unidades funcionales de unordenador con el fin de ejecutar las instrucciones leídas.Consta de los siguientes componentes: Contador de programa Registro de instrucción Decodificador Reloj interno Secuenciador


Cada fabricante de microprocesadores tendrá sus propiasfamilias de estos, y cada familia su propio conjunto deinstrucciones.El microprocesador secciona en varias fases de ejecución larealización de cada instrucción:

Fetch, lectura de la instrucción desde la memoria principalDecodificación de la instrucción, es decir, determinar que

instrucción es y por tanto que se debe hacerFetch de los datos necesarios para la realización de laoperaciónEjecuciónEscritura de los resultados en la memoria principal


Se denomina Unidad Aritmético-Lógica (UAL) o ALU(Arithmetic and logical unit) a la unidad incluida en la CPUencargada de realizar operaciones aritméticas y lógicas sobreoperandos que provienen de la memoria principal y que puedenestar almacenados de forma temporal en algunos registros de lapropia unidad.Hay diferentes tipos de UAL: especializadas en operaciones con números enteros, con números en coma flotante, etc. Esta unidad, de forma concreta se compone básicamente de: Circuito Operacional Registros de EntradasRegistro Acumulador Registro de Estados


Un registro es una memoria de alta velocidad y poca capacidad,integrada en el microprocesador, que permite guardar y accedera valores muy usados, generalmente en operacionesmatemáticas.Están en la cumbre de la jerarquía de memoria, y son la manera

más rápida que tiene el sistema de almacenar datos.Se miden generalmente por el número de bits que almacenan;

por ejemplo, un "registro de 8 bits" o un "registro de 32 bits".Se implementan en un banco de registros.El término es usado generalmente para referirse al grupo deregistros que pueden ser directamente indexados comooperandos de una instrucción, como está definido en el conjuntode instrucciones. Sin embargo, los microprocesadores tienenademás muchos otros registros que son usados con un propósitoespecifico, como el contador de programa.


Registros de datos son usados para guardar númerosenteros. En algunas computadoras antiguas, existía un únicoregistro donde se guardaba toda la información, llamadoacumulador.

Registros de memoria son usados para guardarexclusivamente direcciones de memoria. Eran muy usadosen la arquitectura Harvard, ya que muchas veces lasdirecciones tenían un tamaño de palabra distinto que losdatos.

Registros de propósito general (GPRs o General PurposeRegisters) pueden guardar tanto datos como direcciones.Son fundamentales para la arquitectura Von Neumann. Lamayor parte de las computadoras modernas usa GPRs.


Registros de coma flotante son usados para guardar datos en formato de coma flotante

Registros constantes tienen valores creados por hardware de solo lectura. Por ejemplo, en MIPS el registro $ cero siempre vale 0.

Registros de propósito especifico guardan información especifica del estado del sistema, como el puntero de pila, o el registro de estado.


En informática, un caché es un conjunto de datos duplicados deotros originales, con la propiedad de que los datos originales soncostosos de acceder, normalmente en tiempo, respecto a lacopia en el caché. Cuando se accede por primera vez a un dato,se hace una copia en el caché; los accesos siguientes se realizana dicha copia, haciendo que el tiempo de acceso aparente aldato sea menor.La memoria caché es un tipo especial de memoria que poseenlos ordenadores. Esta memoria se sitúa entre elmicroprocesador y la memoria RAM y se utiliza para almacenardatos que se utilizan frecuentemente. Permite agilizar latransmisión de datos entre el microprocesador y la memoriaprincipal. Es de acceso aleatorio (también conocida como accesodirecto) y funciona de una manera similar a como lo hace lamemoria principal (RAM), aunque es mucho más rápida.


Bus es una palabra inglesa que significa "transporte". Aplicada ala informática, permite significar la idea de las transferenciasinternas de datos que se dan en un sistema computacional enfuncionamiento.En el bus todos los nodos reciben los datos aunque no se dirijana todos los nodos, los nodos a los que no van dirigidossimplemente lo ignoran.En Informática, bus es el conjunto de conductores eléctricosimpresas sobre la tarjeta madre del computador, por dondecirculan las señales que corresponden a los datos de lenguajemáquina con que opera el Microprocesador


Hay tres clases de buses:

Bus de Datos Bus de Direcciones Bus de Control.


Mueve los datos entre los dispositivos del hardware: de Entradacomo el Teclado, el Escáner, el Ratón, etc.; de salida como laImpresora, el Monitor o la tarjeta de Sonido; y dealmacenamiento como el Disco Duro, el Diskette o la Memoria-Flash.

Estas transferencias que se dan a través del Bus de Datos songobernadas por varios dispositivos y métodos, de los cuales elControlador PCI, "Peripheral Component Interconnect", es unode los principales.


Está vinculado al bloque de Control de la CPU para tomar ycolocar datos en el Sub-sistema de Memoria durante laejecución de los procesos de cómputo.

Bus de ControlTransporta señales de estado de las operaciones efectuadas porel CPU con las demás unidades.


Una unidad funcional o unidad de ejecución es una parte de laCPU que realiza las operaciones y cálculos llamados por losprogramas.Tiene a menudo: su propia unidad de control de secuencia (noconfundir con la unidad de control principal de la CPU), algunosregistros, otras unidades internas como una sub-ALU o unaunidad de punto flotante, o algunos componentes menores másespecíficos.Es frecuente que las CPU's modernas tengan múltiples unidadesfuncionales paralelas, tanto en un diseño escalar comosuperescalar. El método más simple es utilizar un bus, el busprincipal, para gestionar la interfaz de memoria, y el resto pararealizar los cálculos. Adicionalmente, las unidades funcionalesde las CPU's modernas suelen ser segmentadas.


Son el conjunto de circuitos auxiliares integrados en el procesador o en la tarjeta madre que se encargan de mejorar el desempeño de los medios, los gráficos y la CPU al tener el control de los slots de memoria, los gráficos, los discos duros y periféricos de entrada y salida


Chipset NorthbridgeEl puente norte, northbridge, MCH (memorycontroller hub) o GMCH (graphic MCH), se usa como puente de enlace entre el microprocesador y la memoria. Controla las funciones de acceso hacia y entre el microprocesador, la memoria RAM, el puerto gráfico AGP o el PCI-Express de gráficos, y las comunicaciones con el puente sur. Al principio tenía también el control de PCI, pero esa funcionalidad ha pasado al puente sur. http://es.wikipedia.org/wiki/Chipset


http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_norte

http://es.wikipedia.org/wiki/Microprocesador

http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_(inform%C3%A1tica)

http://es.wikipedia.org/wiki/Memoria_de_acceso_aleatorio

http://es.wikipedia.org/wiki/Accelerated_Graphics_Port

http://es.wikipedia.org/wiki/PCI-Express

http://es.wikipedia.org/wiki/Puente_sur

http://es.wikipedia.org/wiki/Peripheral_Component_Interconnect

Chipset SouthbridgeEl puente sur, southbridge o ICH (input controllerhub), es el encargado de comunicar el procesador con el resto de los periféricos controla los dispositivos asociados como son la controladora de discos IDE, puertos USB, FireWire, SATA, RAID, ranuras PCI, ranura AMR, ranura CNR, puertos infrarrojos, disquetera, LAN, PCI-Express , etc.http://es.wikipedia.org/wiki/Chipset


http://es.wikipedia.org/wiki/Chipset


Conceptos de arquitectura de computadoras parte 2

Education

Transcript of Conceptos de arquitectura de computadoras parte 2