El diseño de la computadora es simple. La elegancia del diseño consiste en que estas operaciones simples pueden servir para resolver problemas complejos.

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2 El diseño de la computadora es simple. La elegancia del diseño consiste en que estas operaciones simples pueden servir para resolver problemas complejos en extremo. INTRODUCCIÓN

3 El desafío del programador es producir la secuencia exacta de operaciones para realizar correctamente una tarea en todas las circunstancias posibles, de lo contrario se obtendrá un programa defectuoso. INTRODUCCIÓN

4 Se comenzará a explorar las operaciones que la computadora puede efectuar y veremos cómo se integran para brindarle su potencia. Al modelo que se utilizará se lo conoce como Pequeño Hombre Computadora. INTRODUCCIÓN

5 Lo creó Stuart Madnick durante 1965. Lo mejoró en 1979 y es esta última versión la que analizaremos a continuación. INTRODUCCIÓN

6 DISEÑO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA 00500 01199 02500 … 97 98 99123 Cesto de Entrada Cesto de Salida Pequeño Hombre Computadora 123 Calculadora Buzones Botón de reinicio 05 Contador de ubicación de instrucciones

7 El modelo consta de una sala de correo, en donde existen una serie de 100 buzones de correo, numerados con una dirección que va del 00 al 99. Cada buzón esta diseñado para alojar una tira de papel, donde esta escrito un número decimal de tres dígitos. DISEÑO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

8 En contenido de un buzón no es lo mismo que su dirección. Además, existe una calculadora que sirve para introducir y conservar temporalmente números, así como para restar y sumar. DISEÑO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

9 Hay un contador manual de dos dígitos del tipo que permite hacer un clic para incrementar el conteo. Su botón de reinicio se encuentra fuera de la sala de correo. A este contador lo llamaremos contador de ubicación de instrucciones. DISEÑO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

10 Fuera del interruptor de reinicio en el contador manual, las únicas interacciones entre el Pequeño Hombre Computadora y el ambiente son un cesto de entrada y uno de salida. DISEÑO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

11 Un usuario fuera del salón de correo puede comunicarse con el Pequeño Hombre Computadora dejando en el cesto de entrada un trozo de papel de tres dígitos, para que lo lea en le momento más conveniente. DISEÑO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

12 Advierta que toda comunicación entre el Pequeño Hombre Computadora y el mundo externo, así como en el interior de la sala de correo, se lleva a cabo utilizando números de tres dígitos. DISEÑO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

13 Para que el PHC funciones se ha inventado un grupo de instrucciones que puede realizar. Cada instrucción consta de un solo dígito. Emplearemos el primer dígito para indicar que operación realizar. FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

14 En algunos casos la operación requerirá que utilice un buzón para guardar o recuperar datos. Como solo se utiliza un dígito para la operación, se utiliza los restantes dígitos para indicar la dirección correspondiente FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

15 InstrucciónDirección del buzón 32 5

16 LOAD: código de operación 5. STORE: código de operación 3. ADD: código de operación 1. SUBTRACT: código de operación 2. INPUT: código de operación 9, dirección 01. OUTPUT: código de operación 9, dirección 02. HALT: código de operación 0. FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

17 Instrucción LOAD.- 1. Se dirige a la dirección especificada en la instrucción. 2. Lee el contenido de la dirección. 3. Va a la calculadora. 4. Perfora el número. 5. Introduce el número. FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

18 Instrucción STORE.- 1. Se dirige a la calculadora. 2. Lee el número de la calculadora. 3. Lo anota en un papel. 4. Lo pone en el buzón cuya dirección se especifico como parte de la instrucción. FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

19 Instrucción ADD.- 1. Se dirige a la dirección especificada en la instrucción. 2. Lee el contenido de la dirección. 3. Va a la calculadora. 4. Lo suma al valor contenido en la calculadora. FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

20 Instrucción SUBTRACT.- 1. Se dirige a la dirección especificada en la instrucción. 2. Lee el contenido de la dirección. 3. Va a la calculadora. 4. Lo resta del valor contenido en la calculadora. FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

21 Instrucción INPUT.- 1. Se dirige al cesto de entrada. 2. Recoge el trozo de papel. 3. Se encamina a la calculadora. 4. Perfora el número. 5. Introduce el número en la calculadora. FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

22 Instrucción OUTPUT.- 1. Se dirige a la calculadora. 2. Anota el número en un trozo de papel. 3. Se dirige al cesto de salida. 4. Ubica el trozo de papel en dicho cesto. FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

23 Instrucción HALT.- El PHC descansa un poco. Ignorará la parte de la instrucción correspondiente a la dirección. FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

24 Las instrucciones que hasta ahora hemos definido caen dentro de cuatro categorías: Instrucciones que mueven los datos (LOAD, STORE). FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

25 Instrucciones que realizan operaciones aritméticas simples (ADD, SUBTRACT). Instrucciones que realizan la E/S (INPUT, OUTPUT). Instrucciones que controlan la máquina (HALT). FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

26 Por ejemplo: Código de contador Instrucció n Descripción de la Instrucción 00901Introducir 1er número 01399Guardar los datos 02901Introducir 2do número 03199Sumarle 1er número 04902Mostrar resultado 05000Parada 99Datos

27 Con la expresión ciclo de instrucciones se designa a los pasos que el Pequeño Hombre Computadora realiza al ejecutar una instrucción. Este ciclo es similar en todas las instrucciones. EL CICLO DE INSTRUCCIONES

28 La Captación, la conforman los siguientes pasos: 1. El PHC lee la dirección en el Contador de ubicaciones. 2. Se dirige al buzón correspondiente. 3. Lee el número (contenido de la dirección). EL CICLO DE INSTRUCCIONES

29 25589 … 89222 333 25

30 EL CICLO DE INSTRUCCIONES 25589 … 89222 333 25

31 EL CICLO DE INSTRUCCIONES 25589 … 89222 333 25 5 89

32 La Ejecución, la conforman los siguientes pasos: 1. El PHC se dirige a la dirección que le da la instrucción. 2. Lee el número de ese buzón. 3. Se dirige a la calculadora, perfora el número y lo introduce. 4. Se encamina al Contador de locaciones y hace clic en el. EL CICLO DE INSTRUCCIONES

33 25589 … 89222 333 25 5 89

34 EL CICLO DE INSTRUCCIONES 25589 … 89222 333 25 222

35 EL CICLO DE INSTRUCCIONES 25589 … 89222 25 222

36 EL CICLO DE INSTRUCCIONES 25589 … 89222 333 26

37 A John von Neumann suele considerársele el creador de la computadora tal como la conocemos hoy. Entre 1945 y 1951 estableció una serie de directrices que hoy se conocen como la organización von Neumann de la computadora. NOTA ADICIONAL

38 Se han diseñado y creado otras organizaciones experimentales, pero la suya continúa siendo la norma; hasta la fecha ninguna otra ha alcanzado éxito comercial. NOTA ADICIONAL

39 Las principales directrices que definen la organización propuesta por von Neumann: 1. La memoria contiene los programas y los datos; a esto se le llama concepto de programa almacenado. Es un concepto que permite modificar los programas fácilmente. NOTA ADICIONAL

40 2. La memoria se direcciona linealmente, es decir, existe una sola dirección numérica secuencial en todas las localizaciones de ella. NOTA ADICIONAL

41 3. La memoria se direcciona mediante el número de ubicación, prescindiendo de los daos allí contenidos. NOTA ADICIONAL

42 Las instrucciones se ejecutan secuencialmente a menos que una instrucción o un evento externo haga que se introduzca una bifurcación. Además, según lo definió van Neumann, esta se compone de una Unidad de Control, una unidad Aritmético-Lógica y de una Unidad de Memoria. NOTA ADICIONAL

43 El modelo de Pequeño Hombre Computadora se ajusta al modelo organizacional de computadoras de von Neumann. NOTA ADICIONAL

44 Taller No.6: 1. Realice el siguiente programa PHC: OUT = IN1 + IN2 – IN3

45 2. ¿Cuáles son los criterios que definen la organización de von Neumann? ¿De qué manera se explica el ejemplo de este capítulo en que introducimos y sumamos dos números? Taller No.6:

46 3. Considere el ejemplo de la suma de dos números. Suponga que hayamos colocado la primera entrada en la localización 00 del buzón. ¿Habría provocado el programa el mismo resultado? ¿A qué característica de la computadora se debe?. Taller No.6:

47 4. En la versión original del PHC se usó el código de operación 7 (700) para la instrucción HALT en vez de 0. ¿Qué ventaja tiene utilizar 000 con la instrucción HALT en vez de 700? (Sugerencia: imagine lo que sucedería si el programador olvidara introducir una instrucción HALT al final del programa). Taller No.6:

48 5. Suponga que el PHC fue implementado como una computadora binaria de 16 bits. Suponga que el PHC binario ofrece el mismo conjunto instrucciones con los mismos códigos (en binario naturalmente) y el mismo formato de instrucciones ( código de operación + la dirección) ¿Cuántos bits se necesitarán en la parte de la instrucción correspondiente al código? ¿Cuántos buzones podrían caber en la computadora binaria?. Taller No.6: