INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE COMPUTO ARQUITECTURA VON NEUMAN Ing. David Gonzalez.

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1 INTRODUCCION A LOS SISTEMAS DE COMPUTO ARQUITECTURA VON NEUMAN Ing. David Gonzalez

2 El modelo de Von Neumann  Antes: programar era conectar cable.  (ENIAC)  Hacer programas era mas una cuestión de ingeniería electrónica  Cada vez que había que calcular algo distinto había que reconectar todo.

3 John Von Neumann  1903 – 1957  Matemático  Publicó y publicitó la idea de programa almacenado en memoria  1945: “Primer Borrador de un Reporte sobre la EDVAC”  EDVAC = Electronic Discrete VAriable Computer

4 Lineamientos del modelo Von Neumann  Los datos y programas se almacenan en una misma memoria de lectura-escritura  Los contenidos de esta memoria se acceden indicando su posición sin importar su tipo.  Ejecución en secuencia  Representación Binaria

5 Estructura de una máquina von Neumann

6 Características principales  3 componentes principales: CPU: CPU: Unidad de Control, Unidad aritmético lógica (ALU), RegistrosUnidad de Control, Unidad aritmético lógica (ALU), Registros Memoria principal: Memoria principal: Almacena programas y datosAlmacena programas y datos Sistema de Entrada/Salida Sistema de Entrada/Salida Conecta con el mundo exteriorConecta con el mundo exterior

7 CPU Unidad de Control (UC)  Controla todos los componentes  Interpreta instrucciones Decodifica y Ejecuta instrucciones. Decodifica y Ejecuta instrucciones. Transforma instrucciones en Transforma instrucciones en órdenes a otros componentes órdenes a otros componentes Unidad Aritmético Lógica (ALU)  Realiza operaciones matemáticas y lógicas y lógicas Sumas, restas, multiplicaciones Sumas, restas, multiplicaciones Operaciones lógicas: And, Or, Xor Operaciones lógicas: And, Or, Xor Desplazamientos y rotaciones de datos Desplazamientos y rotaciones de datos

8 CPU Registros  Almacenan datos binarios  Acceso rápido  Tamaño fijo  De propósito general  Específicos Acumulador Acumulador Program counter Program counter Puntero a memoria Puntero a memoriaDataPath  Conexionado interno que comunica la UC con las otras unidades y registros.  Mueve datos entre los diferentes componentes  Controlado por un reloj.

9  La unidad de control levanta la próxima instrucción de memoria usando el “contador de programa” que dice en que dirección esta la próxima instrucción. Ciclo de ejecución

10  La instrucción es decodificada a un lenguaje que entiende la ALU (unidad aritmética lógica). Ciclo de ejecución

11  Cada operando requerido para ejecutar es levantado de la memoria principal y ubicado en registros dentro de la CPU. Ciclo de ejecución

12  La ALU ejecuta la instrucción y coloca los resultados en registros o en memoria. Ciclo de ejecución

13 Primer implementación de Von Newman: La IAS

14 Registros en otras arquitecturas

15 Modelo de von Neumann Bus del Sistema

16 Una posible configuración

17 Buses  Los buses no son más que un medio físico a través del cual se conectan dispositivos que deben mantener cierta comunicación. Este medio físico suele ser un grupo de "cables" que pueden transportar una cierta cantidad de bits

18 Data Bus  El bus de datos es un punto clave en el rendimiento del sistema. el tamaño del bus (cantidad de hilos) es del tamaño de la palabra sobre la que trabajamos y mientras más grande sea esta más información podrá ser transladada en simultáneo y, consecuentemente, más rápido se realizarán las lecturas y/o escrituras.  Transfieren información  Su tamaño es un punto clave en la performance del sistema 8, 16, 32, 64 bits 8, 16, 32, 64 bits

19 Address bus  Identifican la fuente o destino de un dato  Ej: la CPU necesita leer una instrucción (dato) de una locación en memoria  Su tamaño determina la capacidad máxima de memoria del sistema Ej: el Intel 8080 tiene 16 bit => 64k de espacio direccionable Ej: el Intel 8080 tiene 16 bit => 64k de espacio direccionable

20 Control Bus  El bus de control es el canal que usarán los dispositivos conectados para comunicarse qué tarea debe realizarse con los datos y las direcciones puestas en los otros buses. Por ejemplo, dada una dirección colocada en el bus de direcciones, y un dato colocado en el bus de datos, se pedirá su escritura en memoria.  Control y sincronización  Señal de lectura escritura a memoria  Señales del reloj  Solicitud de interrupción

21 FIN DE LA PRESENTACION