Tema 1: Introducción a Estructura de Computadores

Presentación del tema: "Tema 1: Introducción a Estructura de Computadores"— Transcripción de la presentación:

1 Tema 1: Introducción a Estructura de Computadores
Conceptos básicos y visión histórica

2 Programa de Teoría Introducción. Lenguaje Máquina.
Lenguaje Ensamblador. Ruta de Datos y Unidad de Control. Unidad Aritmético-Lógica (ALU). Sistema de Entrada-Salida. Memoria.

3 Arquitectura de von Neumann
Contenido ¿Qué es un computador? Descripción funcional: Arquitectura de von Neumann Orígenes y evolución histórica. Parámetros característicos de un computador.

4 ¿Qué es un computador? Concepto de computador
Máquina de estados finitos: FSM Arquitectura von Neumann Ruta de datos Unidad de Control Memoria de programa y datos

5 FSM + Datapath

6 Arquitectura von Neumann
Ruta de datos Responsable de realizar cálculos Registros, unidades funcionales, unidades de interconexión Unidad de control Responsable de ordenar cálculos Secuenciador, registros, pilas... Memoria de programa y datos

7 Estructura de un computador
Salida Procesador Unidad de Control Ruta de datos Aritmético- Lógica Memoria Entrada Computador

8 Ruta de datos Unidades funcionales Registros de la ruta de datos
Realizan operaciones aritméticas y/o lógicas ALUs, desplazadores, multiplicadores Registros de la ruta de datos Almacenan resultados temporales Unidades de interconexión Multiplexores y/o buses

9 Unidad de Control Contador de programa Registro de instrucción
Dirección de la instrucción en curso Se incrementa en cada ciclo Registro de instrucción Código de la instrucción en curso Secuenciador Genera señales para cada instrucción Actualiza el Contador de Programa

10 Secuenciador Captación de la instrucción
Leer dirección del Contador de Programa Incrementar el Contador de Programa Decodificación de la instrucción Ejecución de la instrucción Captura de operandos Operación Escritura de resultados

11 Ejemplo de procesador

12 Necesidad de cómputo Antecedentes históricos
Ábaco Máquina de Pascal (1642). Suma Máquina de Leibniz (fin s. XVII). Multiplica y divide Telar de Jacquard (med. XVIII) Tarjetas perforadas

13 El ábaco

14 La pascalina

15 La máquina de calcular de Leibniz

16 Telar de Jacquard

17 La era moderna Computadores mecánicos Charles Babbage:
Máquina diferencial. Calcular tablas de artillería. Máquina analítica. Programable, con E/S, memoria, unidad de cálculo Computadores eléctricos Clasificadora de Höllerith (1886): Primer ordenador eléctrico

18 Charles Babbage Máquina de diferencias

19 Charles Babbage Ada Lovelace Máquina analítica

20 Clasificadora de Höllerith

21 Computadores electromecánicos
Zuse (1941) primer computador de relés Howard Aiken (IBM) Mark I, II, III y IV ( )

22 Electromecánicos: Mark I
Howard Aiken: “Si Babbage hubiera nacido en el siglo XX nos habríamos quedado sin trabajo”

23 Computadores electrónicos 1ª generación: Válvula de vacío
ENIAC ( ), Eckert & Mauchly John von Neumann: EDVAC (1945) Bases de la arquitectura de computadores moderna EDSAC (Wilkes,1949): programa almacenado y coma flotante UNIVAC I (1951): computador fabricado en serie

24 Electrónicos (válvulas): ENIAC
John Mauchly John P. Eckert

25 Computadores electrónicos 2ª generación: El transistor
1946: los laboratorios Bell inventan el transistor Leprechaun, 1956: primer computador basado en transistores Burroughs B5000: primer ordenador de estructura de pila IBM Stretch, IBM 1410, PDP-1 (DEC), UNIVAC 1100

26 El transistor: 2ª generación
/ Shockley Bardain Brattain

27 Electrónica integrada 3ª generación:
Circuito Integrado J. Kilby inventa el circuito integrado en 1958 Inicialmente, es un chip con algunos transistores (SSI) A finales de los 60, ya son cientos de transistores (MSI) 1975, decenas de miles de transistores en un chip (LSI) Grandes familias de computadores Burroughs B2500, IBM 360, CDC 6500, PDP 5, UNIVAC 1108

28 Circuito integrado: 3ª generación
Jack Kilby

29 El microprocesador (4004)

30 ¿4ª generación? El Microprocesador
Intel 4004: primer microprocesador comercial Aparecen los lenguajes de programación de alto nivel

31 Parámetros característicos
Tamaño de palabra Frecuencia de reloj Medidas de rendimiento MIPS, MFLOPS Pruebas sintéticas: SPECint, SPECfp

32 Conceptos importantes
Estructura de un computador Descomposición funcional Fundamentos de la ejecución de un programa Evolución tecnológica Parámetros característicos y evaluación del rendimiento