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CLASE 9. SE RECOMIENDA MIRAR LOS SIGUIENTES ENLACES

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Presentación del tema: "CLASE 9. SE RECOMIENDA MIRAR LOS SIGUIENTES ENLACES"— Transcripción de la presentación:

1 CLASE 9

2 SE RECOMIENDA MIRAR LOS SIGUIENTES ENLACES hamburg.de/applets/hades/webdemos/toc.html hamburg.de/applets/hades/webdemos/toc.html

3 LA COMPUTADORA ¿Qué entendemos por computadora? Tipos. Usos. Fabricantes. Tecnologías. Desempeño Algoritmo: instrucciones en código fuente. Lenguaje/compilador/arquitectura: Determinan las instrucciones de maquina. Procesador/Memoria: Determina que tan rápido se ejecutaran las instrucciones Mucho por aprender!!!!!!

4 ¿PERO QUE ES LA COMPUTADORA? Entradas Memoria Procesador Red Salidas Computer Main Memory Input Output Systems Interconnection Peripherals Communication lines Central Processing Unit Computer

5 ¿PERO QUE ES LA COMPUTADORA? Componentes básicos: Entrada Salida Memoria Datapath Control Procesador NIVEL DE ABSTRACCION

6 MODELO VON NEWMAN Consiste básicamente de tres sistemas de Hardware: Una unidad de procesamiento central (CPU) con una unidad de control, una unidad aritmética lógica (ALU), registros y un contador de programa. Una memoria principal del sistema: almacena el programa y los datos. Un sistema Entradas/Salidas.

7 CARACTERISTICAS DEL MODELO VON NEWMAN El programa es almacenado en la memoria. Todas las palabras tienen el mismo tamaño. Contiene un único camino entre la memoria del sistema y la unidad de control, para los datos y las instrucciones. ULA Unidad de Control Registradores Memoria Procesador CPU

8 CARACTERISTICAS DEL MODELO VON NEWMAN Capacidad de ejecutar instrucciones secuenciales. La ejecución de una Instrucción puede ser dividida en cinco partes: Ciclo de lectura. Ciclo de decodificación. Ciclo de cálculo de direcciones (de los operandos). Ciclo de Ejecución. Ciclo de Escritura.

9 ARQUITECTURA VON NEWMAN MODIFICADA ULA PC = d 0 Registradores 0= Add r1, r1, r1 1= Add r2, r3, r4 … X= Dato 1 Sistema I/O Memoria Data Bus Address Bus Control Bus System Bus Unidad de Control

10 PROBLEMAS DEL MODELO DE VON NEWMAN Cuello de Botella de Von Neumman (Bottleneck): Existe un solo camino para los datos y las instrucciones. La velocidad del bus es más pequeña que la velocidad del procesador. ULA Unidad de Control Registradores Memoria Procesador CPU

11 ARQUITECTURA HARVARD Arquitectura con almacenamiento y líneas de interconexión independientes para instrucciones y datos. Las instrucciones y los datos ocupan espacios de direcciones diferentes. La CPU puede leer una instrucción y realizar un acceso a la memoria de datos de manera simultánea ULA Unidad de Control Registradores Memoria de Datos Data Bus Address Bus Control Bus Data Bus Address Bus Control Bus Memoria de Instrucciones

12 NIVELES DE ABSTRACCION Abstracción: Adentrarnos en los detalles nos revela mas información. Una abstracción omite los detalles innecesarios ayudándonos a hacer frente a la complejidad.

13 NIVELES DE ABSTRACCION AplicaciónLenguaje de Alto NivelSistema Operativo / CompiladorArquitectura del conjunto de InstruccionesOrganización HW sistemaCircuito DigitalNivel Físico

14 NIVELES DE ABSTRACCION Aplicación Procesadores de Texto, hojas de Cálculo, Navegadores, CAD, etc. Lenguaje de Alto NivelSistema Operativo / CompiladorArquitectura del conjunto de InstruccionesOrganización HW sistemaCircuito DigitalNivel Físico

15 NIVELES DE ABSTRACCION AplicaciónLenguaje de Alto Nivel Fortran, Pascal, Basic, Cobol, C, C++, C#, Java Sistema Operativo / CompiladorArquitectura del conjunto de InstruccionesOrganización HW sistemaCircuito DigitalNivel Físico

16 NIVELES DE ABSTRACCION AplicaciónLenguaje de Alto NivelSistema Operativo / Compilador Gestión de memoria, Ficheros, I/O, Compilación, ensamblado, enlazado. Arquitectura del conjunto de InstruccionesOrganización HW sistemaCircuito DigitalNivel Físico

17 NIVELES DE ABSTRACCION AplicaciónLenguaje de Alto NivelSistema Operativo / CompiladorArquitectura del conjunto de Instrucciones Interface Hw/Sw Lenguaje reconocido por la máquina para una arquitectura particular del sistema de cómputo. Organización HW sistemaCircuito DigitalNivel Físico

18 NIVELES DE ABSTRACCION AplicaciónLenguaje de Alto NivelSistema Operativo / CompiladorArquitectura del conjunto de InstruccionesOrganización HW sistema Interpreta y Ejecuta las instrucciones de la máquina Circuito DigitalNivel Físico

19 NIVELES DE ABSTRACCION AplicaciónLenguaje de Alto NivelSistema Operativo / CompiladorArquitectura del conjunto de InstruccionesOrganización HW sistemaCircuito Digital ALU, Compuertas, Alambres Nivel Físico

20 NIVELES DE ABSTRACCION AplicaciónLenguaje de Alto NivelSistema Operativo / CompiladorArquitectura del conjunto de InstruccionesOrganización HW sistemaCircuito DigitalNivel Físico Transistores, Semiconductores.

21 NIVELES DE ABSTRACCION AplicaciónLenguaje de Alto NivelSistema Operativo / CompiladorArquitectura del conjunto de InstruccionesOrganización HW sistemaCircuito DigitalNivel Físico PARTE 1 DEL CURSO PARTE 2 DEL CURSO

22 ¿QUE HAY DEBAJO DE UN PROGRAMA? Software de aplicación – Escrito en lenguajes de alto nivel Software de sistema – Sistema operativo: programa supervisor que sirve de interfaz entre los programas de usuario y el hardware: Maneja las operaciones básicas de entrada y salida Gestiona el almacenamiento y la memoria Planifica tareas para compartir el uso de recursos – Compilador: traduce programas escritos en lenguajes de alto nivel (C, Java, Fortran, …) en instrucciones que el hardware puede ejecutar Hardware – Procesador, memoria, controladores I/O

23 LENGUAJE DEL HARDWARE Cómo actúa la máquina? – Mediante señales eléctricas (ON/OFF) Símbolos del alfabeto: 0, 1 (Números en base 2) – Dígitos binarios (Bits) Órdenes Instrucciones – La máquina como ayuda para programar la máquina – Programas de traducción de notación simbólica a números Ensamblador add A,B Compilador + Ensamblador A+Badd A,B Assembler Compiler

24 NIVELES DE CODIFICACION DE UN PROGRAMA Lenguaje de alto nivel Nivel de abstracción más cercano al dominio del problema. Lenguaje ensamblador Representación textual de las instrucciones. Código de máquina (objeto, binario) Instrucciones y datos codificados.

25 ¿QUE ES ARQUITECTURA DE COMPUTADORES? ARQUITECTURA DE COMPUTADORES Arquitectura de la maquina Organización de la maquina Comprende todos aquellos aspectos visibles al programador: Intruction set, numero de bits usados para la representación de los datos, mecanismos de I/O, técnicas de direccionamiento. Define la manera como se implementan las características: Señales de control, interfaces, tecnología de memoria. Información que fluye entre los componentes.

26 MAQUINAS CISC (COMPLEX INSTRUCTION SET COMPUTER) Posee muchas instrucciones y muchos modos de direccionamiento. Tiempo de ejecución de las instrucciones es Variable. Gran número de instrucciones complejas. Permite implementar instrucciones de alto nivel directamente o con un número pequeño de instrucciones ensamblador. El compilador tiene que hacer muy poco trabajo para traducir un lenguaje de alto nivel a ensamblador. Poca RAM para almacenar las instrucciones. Es difícil construir instrucciones complejas directamente en hardware. Ejemplos: M68k, x86. muls, Dn; m68k signed integer multiply ; (Dn Dn × M[ ])

27 MAQUINAS RISC (REDUCED INSTRUCTION SET COMPUTER) Computador con repertorio de instrucciones reducido. Pocas instrucciones y muy básicas. Repertorio simple. Formatos de instrucción uniformes. Pocos tipos de datos y de modos de direccionamiento, siempre los más sencillos. LOAD A, ($23200) LOAD B, ($52000) PROD A, B STORE ($23200), A Se requiere menos hardware y más sencillo que las instrucciones complejas, dejando más espacio para registros de propósito general. MULTITUD DE POSIBILIDADES PARA SU OPTIMIZACIÓN.

28 CISC.vs. RISC CISCRISC Enfatiza en el hardwareEnfatiza en el software Instrucciones complejasSolo instrucciones simples Memory-to-memory: "LOAD" y "STORE" incorporados en las instrucciones Register to register: "LOAD" y"STORE" son instrucciones independientes. Códigos de pequeña medida.Códigos de Gran Medida Transistores usados para implementar instrucciones complejas Ocupa más transistores en registros de memoria.

29 INSTRUCTION SET ARCHITECTURE (ISA) Parte del computador visible al programador o desarrollador del compilador. Frontera en la que el diseñador y el programador del computador observan la misma máquina. Algunos ejemplos de ISAs: Digital Alpha (v1, v3) HP PA-RISC (v1.1, v2.0) Sun Sparc (v8, v9) SGI MIPS (MIPS I, II, III, IV, V) Intel (8086,80286,80386, 80486,Pentium, MMX,...) Permite compatibilidad de codigo (al menos hacia atras).

30 RESUMEN INSTRUCTION SET ARCHITECTURE DEL MIPS R3000 Clases de instrucciones: Load/Store. Computacional. Salto y ramificación. Punto flotante (coprocesador). Manejo de memoria. Especial. 3 formatos de instrucciones todos de 32 bits.

31 ORGANIZACION Proc Caches Busses Memory I/O Devices: Controllers adapters Disks Displays Keyboards Networks

32 ORGANIZACIÓN PENTIUM 3 CHIPSET


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