Post on 18-Dec-2014
ARQUITECTURA DEL ARQUITECTURA DEL COMPUTADORCOMPUTADOR
PROFESOR: Ing. EMERSON CARRANZA MILLAPROFESOR: Ing. EMERSON CARRANZA MILLA
Definición de un Computador
Principios de Diseño de Computadores
El diseño del computador está basada en la arquitectura de Von Neumann, y define tres conceptos claves:
• Las instrucciones y los datos se almacenan en la memoria de lectura-escritura (RAM).
• El direccionamiento a una posición de memoria es sin considerar el tipo de dato contenida en ella
• La ejecución de las instrucciones es en secuencia, salvo modificaciones explícitas
Principios de Diseño de Computadores
• Todas las instrucciones se ejecutan directamente en el hardware: elimina el nivel de interpretación que conlleva tiempo
• Maximizar el ritmo con que se emiten las instrucciones (MIPS)
• Las instrucciones deben ser fáciles de decodificar: se debe tratar disponer del menor número de formatos de instrucciones distintos
• Sólo las instrucciones de carga y almacenamiento deben hacer referencia a memoria
• Incluir abundantes registros
Modelo Lógico de un Computador
Componentes del Computador
Un computador, como sistema, está constituido por:
• Procesador
• Memoria principal
• Memoria secundaria
• Módulos de E/S
• Interconexión del sistema• Conexión entre procesadores, memoria, y módulos
de E/S
Componentes del Computador
El PROCESADOR
• Se encarga del control y de la ejecución de operaciones aritméticas y lógicas
• Intercambia datos con la memoria• Sus componentes internos son: unidad de control, ALU, registros y
bus de interconexión
Computadora Unidad AritméticaLógica
UnidadDe Control
InterconexiónInterna del CPU
Registros
CPU
E/S
Memoria
Bus delSistema
CPU
Componentes del Computador
Componentes Básicos del ProcesadorALU
• Realiza operaciones aritméticas y lógicas• Opera con enteros y números de punto flotante• El coprocesador matemático (NPU – FPU) ejecuta operaciones
matemáticas complejas a alta velocidad
ALU
UnidadDe control
Registros
Banderas
Registros
Componentes del Computador
Componentes Básicos del ProcesadorRegistros• Son elementos de almacenamiento temporal• La cantidad y función varía dependiendo del diseño del
procesador
IR
MAR
MBR
I/O AR
I/O BR
PC
CPU
Buffers
Módulo de E/S
Memoria
InstrucciónInstrucción
Instrucción
Datos
Datos
DatosDatos
...
..
...
..
Componentes del Computador
Componentes Básicos del Procesador
Registros del Procesador• MAR: Memory Address Register
– Direcciona la siguiente lectura o escritura• MBR: Memory Buffer Register
– Datos a ser escritos en memoria– Recibe datos leidos de la memoria
• I/O Address– Especifca un dispositivo de E/S en particular
• I/O Buffer– Intercambio de datos entre un módulo de I/O y el procesador
Componentes del Computador
Componentes Básicos del ProcesadorRegistros visibles al usuario• Pueden referenciarse por el lenguaje máquina• Disponibles a todos los programas de aplicación y programas
del sistema• Tipos de registros
Datos
Direcciones
Códigos de condición
Registros de Control y Estado• Program Counter (PC)• Instruction Register (IR)• Program Status Word (PSW)
Componentes del Computador
Componentes Básicos del ProcesadorUnidad de Control
Componentes del Computador
Componentes Básicos del ProcesadorUnidad de Control
• Secuenciamiento: Para el funcionamiento secuencial del procesador
• Memoria de control: Almacén con microprograma
• Decodificación de instrucciones: Decodifica e interpreta los resultados
Componentes del Computador
Memoria– Un módulo de memoria consta de un conjunto de
registros cuyas posiciones se indican mediante direcciones
– Cada registro contiene una cadena binaria que puede ser interpretado como instrucción o dato
– Para la lectura o escritura se requieren tres buses: de direcciones, de control y de datos
Unidades de E/S– Transfieren datos desde los periféricos hacia CPU y la
memoria o viceversa
INTERCONEXIONES
Todas las unidades del sistema deben estar interconectadas
• Existen diferentes tipos de conexiones para diferentes tipos de unidades:– Memoria– Dispositivos de entrada/salida– Procesador
INTERCONEXIONES
Conexión de la Memoria
• Recibe y envía data
• Recibe addresses
• Recibe señales de control – Lectura (Read)– Escritura (Write)– Temporización (Timing)
INTERCONEXIONES
Conexiones de Entrada/Salida (I/O)
• Salida (Output)– Recibe data del computador
– Envía data al periférico
• Entrada (Input)– Recibe data desde el periférico
– Envía datos al computadorr
• Recibe señales de control del computador• Envía señales de control a los periféricos• Recibe direcciones desde el computador• Envía señales de interrupción (control)
INTERCONEXIONES
Conexión del Procesador
• Lee instrucciones y datos
• Envía resultados del proceso
• Envía señales de control a otras unidades
• Acepta pedidos de interrupción
INTERCONEXIONES
Buses• Permite la conexión entre unidades
• Existen diferentes sistemas de interconexión
• Los mas comunes son los de estructura bus simple y bus múltiple
• Ejemplos:– Bus múltiple: Bus de Control/Direcciones/Data– Unibus: DEC-PDP
Funcionamiento del Computador
• La función básica del computador es la ejecución de programas constituidos por un conjunto de instrucciones y datos almacenados en memoria.
Funcionamiento del Computador
Etapas de Funcionamiento• Conexiones del computador• Instalaciones y configuraciones• Inicio del computador• Sesión típica• Terminar sesión• Apagar el computador
Funcionamiento del Computador
Conexiones del ComputadorConexión de puertos, para:• Teclado• Mouse• Monitor• Impresora• Red• Multimedia• Scaner• RedConexión de energía• Fuente de Poder
Funcionamiento del Computador
Instalaciones y configuracionesInstalaciones:• Sistema operativo• Dispositivos• Aplicaciones• Utilitarios
Configuraciones:• Setup• Pantalla• Red• Dispositivos
Funcionamiento del Computador
Ciclo de funcionamiento
Inicio del computador • Encendido del computador• Inicio propiamente dicho
– POST– Setup
• Carga del Sistema OperativoInicio de sesión• Carga de la aplicación• Creaciòn/Carga del archivo• Grabación del archivoCierre de sesión• Grabación del archivo final• Cierre de la aplicaciónApagar el Computador