Ing. Prof. Leonel Sequera

Presentación del tema: "Ing. Prof. Leonel Sequera"— Transcripción de la presentación:

1 Ing. Prof. Leonel Sequera
Republica Bolivariana de Venezuela Universidad Alonso de Ojeda Facultad de Ingeniería Escuela de Computación Arquitectura del computador Ing. Prof. Leonel Sequera

2 Introducción Qué es una computadora? Stallings
Máquina digital electrónica programable para el tratamiento automático de la información, capaz de recibirla, operar sobre ella mediante procesos determinados y suministrar los resultados de tales operaciones.”

3 Introducción Por qué estudiar la organización y arquitectura de computadoras? Diseñar mejores programas de base: compiladores, sistemas operativos, y drivers. Optimizar programas. Construir computadoras. Evaluar su desempeño. Entender los “compromisos” entre poder de computo, espacio y costos.

4 Arquitectura vs Organización
Arquitectura: atributos visibles al programador. Set de registros internos, Set de instrucciones, bits utilizados para representar los datos, mecanismos de direccionamiento de memoria, acceso a dispositivos de entrada y salida, etc. Organización: cómo se implementan. Señales de control, tecnología de la memoria. Ejemplos: Las instrucciones las ejecuta directo el hardware o son interpretadas por microprogramas? La multiplicación es realizada directamente por un componente o se realizan muchas sumas?

5 Arquitectura vs Organización
Toda la familia x86 de Intel comparte la misma arquitectura básica. Esto asegura la compatibilidad de código: Al menos la de programas antiguos. De hecho podemos ejecutar el DOS, diseñado para el primer procesador de la familia (el 8086), en un computador basado en, por ejemplo, Pentium 4 . La organización cambia entre diferentes versiones de una misma familia

6 Componentes No hay una clara distinción entre asuntos relacionados con la organización y los relevantes con la arquitectura Principio de equivalencia Hardware-Software: “Cualquier cosa que puede ser hecha por software puede ser hecha en hardware y cualquier cosa que puede ser hecha con hardware puede ser hecha con software”

7 Estructura vs. Función La Estructura es la forma en que los componentes se relacionan entre sí. La función es la operación que realizan los componentes individuales como parte de una estructura

8 Funciones Las funciones básicas de una computadora son:
Procesamiento de datos Almacenamiento de datos Transferencia de datos Control

9 Visión Funcional Transferencia de datos Control Almacenamiento
Procesamiento de datos

10 Operaciones (Transferencia de Datos)
Ej: Teclado a Monitor Control Almacenamiento de datos Procesamiento de datos

11 Operaciones (Almacenamiento)
Transferencia de datos Ej: Grabar un documento Control Almacenamiento de datos Procesamiento de datos

12 Operaciones (Procesamiento desde/hasta almacenamiento)
Transferencia de datos Ej: Modificar el saldo de una cuenta. Control Almacenamiento de datos Procesamiento de datos

13 Operaciones (Procesamiento desde almacenamiento a E/S)
Transferencia de datos Ej: Imprimir un resumen de cuenta. Control Almacenamiento de datos Procesamiento de datos

14 Estructura (Computadora)
periféricos Computador Unidad Central de Proceso (CPU) Memoria Principal Sistema de Interconexión (Bus) Computador Entrada Salida (I/O) Líneas de comunicación

15 Estructura (CPU) CPU Computer Unidad Aritmética y Registros Lógica
I/O Registros System Bus CPU Interconexión Interna de la CPU Memory Unidad de Control

16 Estructura (UC) Unidad de Control CPU Lógica Secuencial
ALU Control Unit Internal Bus Unidad de control de registros y decodificadores Registers Memoria de control

17 Que significa todo esto?
Un ejemplo Una Pc de segunda mano: MHz?? L1 Cache?? MB?? PCI?? USB?? Que significa todo esto?

18 Algunas abreviaturas Medidas de capacidad y velocidad: Kilo- (K) = mil = 103 y 210 Mega- (M) = 1 millón = 106 y 220 Giga- (G) = 1000 millones = 109 y 230 Tera- (T) = 1 billón = 1012 y 240 Peta- (P) = 1000 billones = 1015 y 250 Que una medida corresponda a potencias de 10 ó 2 depende de la magnitud a medir.

19 Algunas abreviaturas Hertz = ciclos por segundo (frecuencia)
1 MHz = 1,000,000 Hz 1 GHz = 1,000 MHz La velocidad del procesador se mide en MHz o GHz. Byte = unidad de almacenamiento 1 KB = 210 = 1024 Bytes 1 MB = 220 = 1,048,576 Bytes La memoria principal (RAM) se mide en MB El almacenamiento en disco se mide en GB para sistemas chicos, en TB para sistemas mas grandes. Word (palabra) = unidad de transferencia: cantidad de bits que pueden moverse simultáneamente dentro de la CPU 8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits

20 Algunas abreviaturas Medidas de tiempo y espacio:
Mili- (m) = milésima = 10 -3 Micro- () = millonésima = 10 -6 Nano- (n) = mil millonésima= 10 -9 Pico- (p) = billonésima = Femto- (f) = mil billonésima =

21 Un ejemplo Milisegundo = milésima de segundo
El tiempo de acceso de los HD suele ser de 10 a 20 milisegundos. Nanosegundo = mil millonésima de segundo El tiempo de acceso a RAM suele ser de 50 a 70 nanosegundos. Micro (micrómetro) = millonésima de un metro Los circuitos en los chips de una computadora hasta hace algunos años se medían en micrones (o micras). Actualmente se los mide en nanómetros (nanotechnology)

22 Un ejemplo 133,000,000 ciclos/segundo = 7.52 ns/ciclo
Notar que el tiempo de un ciclo es inversamente proporcional a la frecuencia del reloj. Un bus operando a 133 MHz tiene un tiempo de ciclo de 7.52 nanosegundos (T = 1/F): 133,000,000 ciclos/segundo = ns/ciclo Volvamos al anuncio...

23 Un ejemplo El microprocesador es el “cerebro” del sistema. Ejecuta las instrucciones de los programas. Este es un Pentium III (Intel) corriendo a 667MHz. El bus del sistema mueve datos dentro de la computadora. Cuando más rápido el bus mejor la performance. Este corre a 133MHz.

24 Un ejemplo Las computadoras con mucha memoria principal pueden correr programas más grandes con mayor velocidad que las computadoras que tienen poca memoria. RAM es la sigla para nombrar a memoria de acceso aleatorio. Esto significa que si se conoce su locación, los contenidos pueden ser accedidos directamente (y no en forma secuencial como por ejemplo las viejas unidades de cinta). El cache es un tipo de memoria temporaria que puede ser accedida más rápidamente que la memoria del sistema. Ambas son de tipo RAM.

25 Un ejemplo Este sistema tiene 64MB de una memoria dinámica RAM sincrónica (SDRAM) . . . … y 2 niveles de cache de memoria, el cache de nivel 1 (L1) es más chica y (seguramente) más rápida que la cache L2.

26 Un ejemplo La capacidad de HD determina la cantidad y el tamaño de los datos que podemos almacenar. Este es de 30GB RPM es la velocidad de rotación del disco. En general, cuanto más rápido gira el disco más datos puede enviar a la RAM por unidad de tiempo.

27 Un ejemplo EIDE (enhanced integrated drive electronics): especificación de la interfaz que describe cómo el HD debe comunicarse con otros componentes. Un CD-ROM puede almacenar entre 640 y 700MB de datos. 48x describe su velocidad.

28 Un ejemplo Los puertos permiten el movimiento de datos entre el sistema y los dispositivos externos. Luego, el aviso nos indica los puertos de expansión con los que cuenta el sistema. Este sistema tiene 4 puertos.

29 Un ejemplo Los puertos serial envían datos como una serie de pulsos sobre 1 o 2 líneas físicas de transmisión. Se los denomina comúnmente puertos RS-232, por la norma que utilizan para manejar la transmisión de dichos pulsos. Los puertos paralelos envían los datos como un pulso sobre varias líneas de datos. USB, universal serial bus, es una interfaz serie mucho mas inteligente (y reciente) que se “auto-configura” (plug and play).

30 Un ejemplo Los buses del sistema puede ser ampliados con buses dedicados a la E/S. El PCI (peripheral component interface), es un ejemplo. Este sistema tiene dos dispositivos PCI: una tarjeta de sonido y un modem. Así, podemos seguir y ver que existen otros conectores para expandir nuestro sistema. Por ejemplo PCI (Periferal component interface), al que en este caso están conectados un modem y una tarjeta de sonido. Además los computadores poseen internamente conectores para agregar dispositivos PCI si se los requiere.

31 Un ejemplo El numero de veces por segundo que la imagen del monitor se refresca se llama “tasa de refresco”. El dot pitch se relaciona en que tan clara es la imagen. Este monitor tiene un dot pitch de 0.28 mm y una tasa de refresco de 85Hz. Para ir terminando, se describe el monitor y las capacidades de la placa de video, que se encuentra conectada a un bus especial para manejo de video 3d denominado AGP. La tarjeta de video contiene memoria y programas para manejar el monitor.

32 El ejemplo de manera física

33 Organización del computador
Historia

34 Evolución Generación Años Características hasta 1945
hasta 1945 Sistemas mecánicos y electro-mecánicos. 1 1945 – 1954 Tubos al vacío (válvulas), tableros. 2 1955 – 1965 Transistores y sistemas por lotes. 3 1965 – 1980 Circuitos integrados. 4 VLSI - Computadores personales y súper- computadoras. 5 actualidad Inteligencia artificial, reconocimiento de voz, procesamiento paralelo, computación quántica, nano-tecnología, lenguaje natural.

35 Primeras “Computadoras”
Ábacos (5000 años de antigüedad) Calculadoras mecánicas Sistemas basados en relés

36 Blaise Pascal ( ) Matemático Francés. Construyó la primera máquina de sumar en 1642

37 Joseph Marie Jacquard Utilizó tarjetas perforadas.
Inventó el Jacquard loom, 1801.

38 Charles Babbage (1791-1871) Matemático Inglés.
Creó una máquina de Diferencias en 1822. Usó tecnología para relojes. Para resolver ecuaciones polinomiales. Nunca se terminó.

39 Maquinas diferenciales de Babbage
1822: DIFFERENCE ENGINE: Primera “computadora” (mecánica). Usaba el método de las diferencias finitas para el cálculo de polinomios de 2do grado. Diseñado específicamente para construir tablas de logaritmos y de funciones trigonométricas. Requería aprox partes. Fracasó en el intento 1847: Otra versión más “pequeña”. No llegó a construirse Fue reproducida por el Museo de Ciencia en 1985

40 Maquina analítica de Babbage y Ada Lovelace (1834)
Primera Computadora programable de propósito general (mecánica). Usaba el vapor como fuente de energía. Calculaba cualquier función algebraica y almacenaba hasta números con 50 decimales cada uno. Las instrucciones eran almacenadas en tarjetas perforadas. Fracasó en el intento.

41 Ada Augusta Byron, Condesa de Lovelace (1815-1852)
Ayudante de Babbage. Diseñó un lenguaje para la máquina analítica. Es considerada la primera programadora de la historia. Se creó el lenguaje de programación “Ada”.

42 Herman Hollerith Desarrolló una máquina no programable para procesar los datos del censo de 1980 de USA. Los datos se almacenaban en tarjetas Perforadas. Redujo el tiempo del censo de años a semanas.

43 John Atanasoff Físico Americano.
Construyó la máquina ABC a finales de los años 30. Para resolver sistemas de ecuaciones. Usó tubos de vacío. No la terminó por falta de recursos.

44 Konrad Zuse Ingeniero Alemán.
Construyó el primer computador digital programable en los años 30. Usó retardos electromecánicos para realizar conmutación. Primera máquina en la que se utilizó el sistema numérico binario. Falta de recursos.

45 Howard Aiken Físico Americano y matemático aplicado.
Construyó Harvard Mark I en colaboración con IBM en 1944. Usó retardos electromecánicos. Números de 23 digitos, logaritmos y funciones trigonométricas.

46 Alan Turing ( ) Matemático inglés y primer científico de computación. Creó modelos matemáticos de computadores (Máquina de Turing) 1936. Demostró teoremas fundamentales acerca de las limites de la computabilidad (Teoría de la Computación).

47 Alan Turing ( ) Ayudó a decifrar (criptoanálisis) los códigos secretos “Enigma” durante la 2° guerra mundial. Trabajó en la construcción de un computador electrónico británico (Colossus) para decifrar códigos. Perseguido por ser Homosexual. Se suicidó en 1954.

48 Harvard Mark I (1939) Construido en la Universidad de Harvard por Howard H. Aiken con la subvención de IBM. Primer computador electromecánico, ruedas!. 800km de cables!. Basado en la maquina analítica de Babagge. Lenguaje Decimal. Números de 23 digitos, logaritmos y funciones trigonométricas. 0.3 a 10 segundos por cálculo. Programable mediante una cinta de papel. Se usó hasta 1959. Grace Hooper: popularizo el nombre “Bug”. Escribió en su cuaderno de trabajo :"Relé #70 Panel F insecto en Relé".

49 Primera Generación 1940-1955 Utilizan tubos al vacío.
Enormes (20,000 tubos) y lentas (un ciclo  1 seg.). Un solo grupo diseñaba, construía, programaba, operaba y mantenía cada máquina. Toda la programación se hacía en lenguaje de máquina (conectando cables en un tablero por ejemplo). No existían los sistemas operativos. En 1950 se introducen las tarjetas perforadas.

50 Atanasoff Berry Computer (1939 - 1942)
Primera computadora electrónica y digital automática (binaria). No era de propósito general. Resolvía sistemas de ecuaciones lineales.

51 Colossus (1943) Desarrollo Británico.
Diseñada durante la Segunda Guerra Mundial para descifrar los mensajes encriptados por los alemanes. Participó Turing. Se llegaron a construir hasta 10 Colossus al final de la guerra. Maquina Alemana “Enigma” 150,000,000,000,000,000,000 combinaciones.

52 ENIAC (1946) Electronic Numerical Integrator and Computer
John Mauchly and J. Presper Eckert (Pennsylvania) Primera computadora de propósito general. Se programaba “cableando”. Construida entre para calcular trayectoria de las misíles. Pero se terminó tarde… Von Newman participó de las últimas etapas del proyecto. Se usó hasta 1955. Se usó para realizar los cálculos del proyecto de la bomba atómica

53 ENIAC (1946)

54 ENIAC (1946) - Detalles Decimal (no binaria).
20 acumuladores de 10 dígitos. Programada manualmente usando switches. 18,000 válvulas. 30 toneladas!. 2.40 m ancho x 30 m largo!. 140 kW de consumo. 5,000 adiciones por segundo. 500 Flops

55 El modelo de Von Neumann
Antes: programar era conectar cables. Hacer programas era mas una cuestión de ingeniería electrónica. Cada vez que había que calcular algo distinto había que reconectar todo. Mauchly y Eckert (ENIAC) documentaron la idea de almacenar programas como base de la EDVAC. Pero no lo publicaron.

56 John Von Neumann 1903 (Hungría) – 1957. Dr. en matemática y química.
Publicó y publicitó la idea de programa almacenado en memoria. Hay quienes dicen que no fue idea suya. Trabajó en el proyecto de la bomba atómica. Inventó la teoría juegos y la teoría del autómata auto-replicante.

57 John Von Neumann Creó el modelo de instrucciones de programa y datos almacenados en la memoria del computador. Se pueden reprogramar. La arquitectura del computador de Von Neumann llegó a ser estandar universal. El primer programa almacenado electrónicamente aparece en 1947.

58 John Von Neumann/Turing
Los datos y programas se almacenan en una misma memoria de lectura-escritura. Los contenidos de esta memoria se direccionan indicando su posición sin importar su tipo. Ejecución en secuencia (salvo que se indique lo contrario).

59 Manchester Mark I (1948) Primera computadora electrónica del mundo con programa almacenado. Construida en la Universidad de Manchester. También llamada “The Baby״. Usada para demostrar el concepto de programa almacenado (nace la memoria RAM). En 1948 se contrató a Turing para el desarrolo de un lenguaje de programación para la máquina.

60 Primer programa de la HM1
000 CI = S 001 A = A - S 010 A = - S 011 If A < 0, CI = CI CI = CI + S 101 A = A - S 110 S = A 111 HALT Obtenía el máximo factor propio de A

61 UNIVAC (1949) Primera computadora comercial.
Eckert-Mauchly Computer Corporation. Incorpora el uso de cintas magnéticas. Cálculos para el censo de USA. Fin de los 50 UNIVAC II. +rápida. +memoria.

62

63 JOHNNIAC (1954) Clone de la IAS
Máquina que funcionaba con tarjetas perforadas.

64 IBM 650 (1955) Primera computadora producida en masa.
Fuera de circulación en 1969.

65 IBM 704 (1955) Primera máquina comercial con hardware de punto flotante.

66 Segunda Generación 1955-1966 Se introducen los transistores.
Más baratos Mas Chicos Menos disipación de calor Silicio (arena) Distinción entre diseñadores, constructores, programadores, operadores y personal de mantenimiento. Mainframes en salas acondicionadas. Se escribían los programas en papel, luego se perforaban las tarjetas Los operadores toman las tarjetas del programa y colocan también los del compilador. Se crea el proceso por lotes que agrupa trabajos. Nace la microprogramación.

67 Transistor (1947)

68 FORTRAN (1957) Primer compilador FORTRAN para IBM 704.
(Formula Translator).

69 IBM 1401 (1959) 4KB de memoria expandible a 16KB.
Buena para leer tarjetas, copiar cintas e imprimir resultados. Mala para cálculos numéricos. Se utilizaba con fines comerciales (bancos, etc.)

70 IBM 7094 (1962) Buena para hacer cómputos
Se utilizaba con fines científicos.

71 IBM 7094 (1962) IBM 1401 – IBM 7094: Los programadores llevan tarjetas. La 1401 lee un lote de tarjetas y los graba en la cinta. Un operador lleva la cinta a la 7094. La 7094 realiza los cómputos. Un operador lleva la cinta a una 1401. La 1401 imprime las salidas.

72 Trabajo en FORTRAN Fortran Monitor System
Comienzo de los Sistemas Operativos

73 ERMA, General Electric (1959)

74 DEC PDP-1 (1961) 4K de palabras de 18 bits. US$ 120,000
5% mas barato que el IBM 7094

75 Primer video-juego Students of MIT (1962)
Implementado en una PDP-1

76 Invención del Mouse (1964)

77 IBM 360 (1964) Software compatible con IBM 7094, 1401 entre otros.

78 Tercera Generación 1965-1980 Se introducen los circuitos integrados.
Bajan los costos. Sube el desempeño. Se introduce la multiprogramación. Tiempo compartido entre usuarios. Se introducen los discos duros.

79 Circuitos integrados Primer circuito integrado. Jack Kilby (1958).
1 transistor, un capacitor, y 3 resistencias. 10 x15 mm. Pentium 4. 55 millones de transistores. Un pelo = 75 micrones. Transistor Pentium 4 = micrones! (90 nanómetros).

80 IMB 360 (1964) Multiprogramación Terminales bobas
Software compatible con IBM 7094, 1401 entre otros. Aparece el byte = 8bits

81 GE 625 (1965)

82 DEC PDP-8 (1964) Primer minicomputador.
No necesita una habitación con aire acondicionado. Lo bastante pequeño para colocarlo en una mesa de laboratorio. US$ 16,000.

83 Fundación de Intel (1968) Andy Grove, Robert Noyce y Gordon Moore

84 Lenguaje C (1972) Laboratorio Bell desarrolla el lenguaje C #include
int main(int argc, char* argv) { printf("Hello world...\n”); return 1; }

85 Cray 1 (1976) Seymour Cray. Primera supercomputadora.
Procesamiento vectorial. 12 unidades procesando en paralelo.

86 MULTICS (1976) Impulso en el desarrollo de SO “timesharing”

87 Primer microprocesador en un chip Intel
CPU de 4 bits. 2300 transistores. Usado para calculadoras. Dispositivos de control. Intel 8080 (1974). 8 bits datos. 16 bits direcciones.

88 ALTAIR 8800 (1975) Primera computadora personal. Tenía un Intel 8080.

89 Apple I (1976) Steve Jobs & Steve Wosniak

90 Apple II (1978) Se podía aumentar la RAM. Tenía 8 slots de expansión.

91 Microsoft (1978) 1975 – Basic para la Altair.
1981 acuerdan con IBM el desarrollo de DOS.

92 Cuarta Generación Desde 1980 Usan VLSI (large scale integration).
> 100,000 componentes por chip. Facilita la creación de microprocesadores. Intel 8080 (8 bits). IBM PC (1981) con DOS. Intel 80286, y Aparecen las terminales gráficas (GUI) Macintosh. Microsoft “adopta” GUI y desarrolla Windows (sobre DOS) Aparecen la filosofía “RISC”.

93 IBM PC (1981) Usa el Intel 8088 Sistema DOS (Microsoft)
1983: XT, con disco rígido

94 IBM PC (1981)

95 Commodore 64 (1982)

96 Disco Duro Memorex 10Mb (1983)

97 AT&T y Laboratorio Bell desarrollan C++
(1983) #include main() { char *s1, *s2; par{ s1 = "Hello"; s2 = "world\n"; } cout << s1 << s2 << endl; return(0);

98 IBM PC/AT (1983)

99 Sony introduce el CD (1984)

100 Macintosh (1984)

101 X Windows para Unix (1984)

102 Commodore Amiga (1985)

103 Sparcstation (1989)

104 Linux (1991) “Estoy construyendo un sistema operativo gratuito (no es más que un hobby, no será una cosa grande y profesional como GNU) para clones AT (con un 386 o 486).” Linus Torvalds, Helsinki, Oct. 91

105 Pentium (1993) Incorpora ideas de maquinas RISC. 1994: Pentium Bug.
/ = (Powerpc).   X = , Y = Z = (X/Y)*Y - X (debería dar 0). Pentium con Bug:

106 Windows (1995)

107 Sabias que? Moore’s Law (1965). Gordon Moore, fundador de Intel.
“La densidad de transistores en un circuito integrado se duplicara cada año”. Versión contemporánea. “La densidad de chips de silicio se duplica cada 18 meses”. Pero esta ley no puede durar por siempre...

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109 Sabias que? Rock’s Law Arthur Rock, ejecutivo de finanzas de Intel.
“El costo de equipamiento necesario para construir semiconductores se duplicará cada cuatro años”. En 1968, construir una planta para chips costaba alrededor de US$ 12,000. Mas o menos lo que salía una casa linda en la periferia de la ciudad. Un muy buen sueldo anual de un ejecutivo. Rock’s Law En 2003, una fábrica de chips costaba aprox. US$ 2,500 millones. Esto es mas que el producto bruto de algunos paises chicos como Belize y la República de Sierra Leona.

110 Intel (1) 1971 4004: Primer microprocesador de Intel. Potenció las calculadoras. Características: Bus de datos de 4 bits. Espacio de direccionamiento: 32768 bits de ROM 5120 bits de RAM. 16 ports de entrada (de 4 bits) 16 ports de salida (de 4 bits). Contiene alrededor de 2300 transistores.

111 Intel (2) 1974 8080: Fue el cerebro de la primer computadora personal: La Altair. Es considerado el primer Microprocesador de propósito general. El Sistema Operativo CPM/80 de Digital Research fue escrito para este procesador. Características: Bus de datos de 8 bits Alimentación +12V, +5V, y -5V Frecuencia máxima de clock: 2 MHz. Espacio de direccionamiento: 64 Kbytes Contiene alrededor de 6000 transistores NMOS de 6 Micrones. A los 6 meses de su lanzamiento Motorola saca el 6800. 1972 8008: Características: Bus de datos de 8 bits Frecuencia máxima de clock: 108 KHz. Espacio de direccionamiento: 16 Kbytes Contiene alrededor de 3500 transistores

112 Intel (3) 1976 Nace Zilog. Z80: En 1974 un ex Ingeniero de Intel, Federico Faggin, funda la compañía Zilog y en 1976 presentan el procesador Z80. Es una evolución del 8080, con una sola tensión de alimentación producto de usar tecnología de integración HMOS. Amplía drásticamente el set de instrucciones del 8080 incluyendo además el manejo de bits propio del Considerado “El” procesador de 8 bits de su época, dominó el mercado de las computadoras personales durante el primer lustro de los 80. 1977 8085: Intel respondió al z80 con una evolución del 8080, el 8085, que al trabajar con HMOS también requería solo +5V. Incluía el generador de reloj y el decodificador para el bus de control, reemplazando a los dos chips de soporte que requería el 8080.

113 Intel (4) 1978 8086/8088: El 8086 es el primer procesador de 16 bits. Se presentó en Junio del 78. Introduce el prefetch de instrucciones y su encolamiento en el interior del chip mientras se ejecutan las anteriores (pipeline). Administra la memoria por segmentación. Un año después el 8088 apareció con la misma arquitectura interna pero con un bus externo de 8 bits por compatibilidad con el hardware legacy. En 1981 IBM basó su primer computadora personal en el 8088. Congéneres con algunos meses de retraso en su lanzamiento. Motorola (base de las Apple), y Zilog Z8000. 1982 80286: Primer procesador de Intel capaz de correr código desarrollado para su predecesor. Transformó en hechos el compromiso de compatibilidad firmado por Intel al lanzar la familia iAPx86. En sus 6 años de producción se instalaron 15 millones de computadoras 286 en el mundo. Primer procesador con capacidades de multitasking y entorno de protección.

114 Intel (5) 1989 80486: Podríamos decir simplemente que es una súper integración del con su coprocesador matemático y 8 Kbytes de memoria cache con el controlador correspondiente. Es mucho mas que eso. Fue el primer procesador en sostener un entorno computacional con capacidades gráficas presentables. Mejoró el tiempo de ejecución de gran número de instrucciones del Sus versiones DX2 y DX4 permitieron por primera vez procesar a diferentes clocks dentro y fuera del microprocesador. 1985 80386: Primer procesador de 32 bits, fundador de la IA-32 (Intel Architecture 32 bits) que aún está vigente. Todos sus buses son de 32 bits. Frecuencia de clock 33 MHz transistores: (100 veces la cantidad del 4004). Primer procesador capaz de ejecutar un Sistema Operativo Multitasking Moderno (UNIX). Introduce la memoria cache.

115 Intel (6) 1993 1995 Pentium: Pentium Pro:
Introduce la capacidad de ejecutar mas de una instrucción por ciclo de clock. 33 y 66 MHz de Clock. transistores. caché interno de 8 KB para datos y 8 KB para instrucciones. Verificación interna de paridad para asegurar la ejecución de instrucciones libre de errores. Unidad de punto flotante mejorada. Branch prediction. Bus de datos externo de 64 bit. Buses internos de 128 y 256 bits. Capacidad para gestionar páginas de 4K y 4M en MP. Introduce el APIC (Advanced Programmable Interrupt Controller) para mejorar el soporte a sistemas multiprocesador. 1995 Pentium Pro: Diseñado para sostener servidores de alta performance y workstations de alta capacidad. Incluye un segundo nivel de cache de 256 Kbytes dentro del chip, accesible a la velocidad interna del procesador (200 MHz). Introduce el three core engine Three way superscalar (ejecuta tres instrucciones por ciclo de clock). Ejecución fuera de orden. Superior branch prediction. Ejecución especulativa. 5.5 millones de transistores.

116 Intel (7) 1998 1997 Pentium II XEON: Pentium II:
Intel tiene como política desarrollar productos para diferentes mercados: En línea con esto el PII XEON fue diseñado para su uso en servidores de medio y alto rango, y workstations de alta capacidad gráfica y de procesamiento, ya que incluye innovaciones tecnológicas específicamente diseñadas pensando en este tipo de equipos. Es la línea sucesoria del Pentium Pro. Este procesador combina las mejores características de las generaciones previas de procesadores de Intel. Esto incluye: Escalabilidad de 4 y 8 vías Cache de segundo nivel de hasta 2 Mbytes conectado a un bus auxiliar que trabaja a la velocidad de clock full. 1997 Pentium II: Incorpora tecnología MMX de los Pentium a la arquitectura Three Core Engine. 7.5 millones de transistores. Se presenta en un encapsulado tipo Cartridge denominado Single Edge Contact (S.E.C) que contiene además un chip de memoria cache de alta velocidad, que controla un cache de primer nivel de 16K para código y otros 16K para datos, y un segundo nivel de cache de 256K, 512K, o hasta 1 Mbyte. Soporta múltiples modos de power saving para operar cuando la computadora está idle:AutoHALT, Stop-Grant, Sleep, and Deep Sleep.

117 Intel (8) 1999 1999 1999 Celeron: Pentium III: Pentium III XEON:
Se trata de un procesador orientado al mercado de PCs de bajo costo con buena performance para correr aplicaciones de oficina y domicialiarias. Esto incluye: Encapsulado Plastic Pin Grid Array (PPGA). Cache de segundo nivel de 128Kbytes conectado a un bus auxiliar que trabaja a la velocidad de clock full. 1999 Pentium III: Como eje de su mejora introduce a la IA-32 las Streaming SIMD Extensions(SSE). SSE expande el modelo Single Instruction Multiple Data (SIMD) introducido por la tecnología MMX, al procesador Pentium. SSE extiende la capacidad de los registros de 64 bits a 128 bits, y agrega la capacidad de trabajar en punto flotante para los formatos empaquetados. Incluye 70 nuevas instrucciones para utilizar estas mejoras. 9.5 millones de transistores 1999 Pentium III XEON: A las capacidades del Pentium III agrega: Capacidad full de procesamiento, on-die Advanced Transfer Cache.

118 Intel (9) 2000 Pentium IV: Introduce la Arquitectura Netburst en reemplazo de Three Core Engine que se utilizaba desde el Pentium Pro. NetBurst permite que las diferentes subunidades del procesador trabajen con diferente frecuencia de clock en función de su contribución a la performance total. Los primeros modelos partieron de clocks de 1,6 Ghz (el 4004 menos de 30 años antes trabajaba a 108 Khz!!!). Mejora las prestaciones multimedia mediante SSE2 y SSE3.

119 Intel (10) 2000 2001 2002 2003 Pentium XEON: Itanium: Itanium2:
Es el primer miembro de Arquitectura Netburst para aplicar en servidores de clase Enterprise. EM Modelo MP (año 2003) soporta Hyperthreading. 2001 Itanium: Es el primer miembro de la familia IA-64, es decir la Arquitectura de 64b bits de Intel, desarrollado en conjunto con Hewlett Packard. Utiliza tecnología completamente nueva: Explicitly Parallel Instruction Computing (EPIC) 2002 Itanium2: Mejora la arquitectura EPIC logrando performances que lo hacen sumamente apto para servidores de alto rango clase enterprise, para aplicaciones de data warehouse de gran volumen, y aplicaciones de ingeniería de alta complejidad. 2003 Pentium 4 M: Es el último mirembro de la IA-32 optimizado en performance y mínimo consumo. Permite controlar la operación de Notebooks con 12 o mas horas de autonomía. Junto con el chipset Intel 855 y el procesador de conexión a red Intel PRO/Wireless 2100, conforman la tecnología móvil Intel Centrino.

120 Intel (11) 2005 2006 Pentium D: Intel Pentium Dual-Core:
Consisten básicamente en dos procesadores Pentium 4 ubicados en una única pieza de silicio, con velocidades desde los 2.66Ghz hasta 3.2Ghz, luego vinieron variantes desde los 2.8Ghz hasta 3.6Ghz, esta última velocidad conocida como la velocidad tope para mí (con excepción de los P4 de 3.8Ghz). 2006 Intel Pentium Dual-Core: utilizan la tecnología de doble núcleo, fue llamado Pentium Dual-Core, a manera de aprovechar la fama de la marca Pentium; con velocidades desde los 1.3Ghz hasta los 3.06Ghz; se suelen confundir Pentium D con Pentium Dual-Core; si bien ambos procesadores son de doble núcleo, los Pentium D están basados al igual que los Pentium 4.

121 Intel (12) 2006 Intel Core 2: La marca Core 2 se refiere a una gama de CPUs comerciales de Intel de 64 bits de doble núcleo, comenzaron con velocidades desde los 1.06Ghz hasta los 3.33Ghz. La marca Core 2 fue introducida el 27 de julio de 2006, abarcando las líneas Solo (un núcleo), Duo (doble núcleo),Quad (quad-core), y Extreme (CPUs de dos o cuatro núcleos para entusiastas, pero bastantes caro), es decir resumiendo se tiene Intel Core 2 Solo/Duo/Quad/Extreme; otro dato importante es que la abreviatura C2 se ha vuelto de uso común, con sus variantes C2D (el presente Core 2 Duo), y C2Q, C2E para referirse a los Core 2 Quad y Core 2 Extreme respectivamente. Estos procesadores son los más comunes en el país donde el más usado es el C2D.

122 Intel (13) 2008-2009 Intel Core i3, i5 e i7:
Son una familia de procesadores de cuatro núcleos de la arquitectura Intel x86-64 con velocidades desde los 1.06Ghz hasta los 2.66Ghz para portátiles; y bastantes caros sobrepasando los $200 el más lento, para PC de escritorios  van desde los 2.93Ghz hasta los 3.46Ghz, fabricación en 32 nanómetros, que equivale a un menor consumo y un menor calor generado como principal característica.

123 Intel (14) 2010 Intel Core i7 980x: Es el nombre del actual y primer procesador de la serie I9 de Intel (aunque todavía tiene de nombre i7 está en la categoría de los i9) fabricado con seis núcleos (12 hilos) con velocidades desde los 3.2Ghz hasta 3.7Ghz donde por fin se pasa la barrera de los 3.6Ghz

124 Maquinas Multiniveles Actuales
Nivel 0: N. de lógica digital. Nivel 1: N. de microprogramación o microarquitectura. Nivel 2: N. de máquina convencional, de arquitectura del set de instrucciones. Nivel 3: N. de sistema operativo. Nivel 4: N. de lenguaje ensamblador. Nivel 5: N. de lenguajes orientados a problemas.

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126 Nivel 0: N. de lógica digital.
Corresponde al HW de la máquina. Está conformado por memorias RAM, memorias ROM, registros, unidades aritmético lógicas, unidad de control, buses de datos, buses de direcciones, bus de control, compuertas lógicas, fuentes de poder, etc.

127 Nivel 0: N. de lógica digital.
Bajo este nivel existe un nivel denominado nivel de dispositivo, conformado por los elementos básicos con los cuales están construidos las compuertas lógicas, a saber, los transistores. El funcionamiento de los transistores, o de los semiconductores en general cae en el campo de la física de estado sólido.

128 Nivel 1: N. de microarquitectura o microprogramación.
El nivel de microarquitectura está conformado por una máquina virtual denominada microprograma. El microprograma es un programa interprete de las instrucciones de salida del nivel de máquina convencional, que generalmente se implementa en firmware.

129 Nivel 1: N. de microarquitectura o microprogramación.
La función del microprograma es generar los valores lógicos (0 y 1) de las líneas de control del HW de la máquina, que junto con un secuenciamiento adecuado ejecutan sobre el Hardware (Hw) las instrucciones del nivel anterior.

130 Nivel 1: N. de microarquitectura o microprogramación.
Observe en la figura: los números binarios (0,1) representan el equivalente en lenguaje de máquina de la instrucción en lenguaje ensamblador.

131 Nivel 2: N. de maquina convencional.
En este nivel se definen cuestiones como el set de instrucciones de lenguaje de máquina, el formato de las instrucciones, las formas de direccionamiento, el largo y funcionalidad de los registros (de propósito general y específico), etc. Este nivel se denomina también nivel de arquitectura del set de instrucciones.

132 Nivel 2: N. de maquina convencional.
Los manuales de referencia de lenguaje de máquina de los fabricantes de un computador, tratan de la máquina virtual de nivel 2. El set de instrucciones de lenguaje de máquina describe las instrucciones que el microprograma lleva a cabo sobre el Hw.

133 Nivel 3: N. de sistema operativo.
El nivel de SO está conformado por un programa denominado sistema operativo. El sistema operativo puede visualizarse de dos formas: SO como máquina extendida: Presenta al programador una máquina extendida o máquina virtual, con un conjunto de instrucciones de alto nivel, con lo cual se configura una abstracción sencilla de los elementos de una computadora.

134 Nivel 3: N. de sistema operativo.
SO como administrador de recursos: Los recursos de una computadora son: Procesadores, memoria, dispositivos de E/S. El SO asegura el correcto uso de los recursos de la computadora entre programas que piden el acceso a estos recursos que son compartidos.

135 Nivel 3: N. de sistema operativo.
Ejemplo: Un SO de red, ordena el uso de un recurso compartido como una impresora por los diferentes usuarios. El nivel de sistema operativo es un nivel híbrido. La mayoría de las instrucciones de este nivel están presente en el nivel 2, por lo que son ejecutadas directamente por el microprograma.

136 Nivel 3: Nivel de sistema operativo.
Además existen otras instrucciones que tiene que ver con cuestiones como la creación, ejecución y comunicación de procesos (programa en ejecución).

137 Nivel 3: N. de sistema operativo.
Las funciones del sistema operativo son básicamente 4: Administración de procesos, Sistema de archivos, Administración de memoria, Administración de los dispositivos de E/S.

138 Nivel 4: N. de lenguaje ensamblador.
Este nivel está conformado por un programa traductor denominado ensamblador. El lenguaje ensamblador es una forma simbólica de los lenguajes subyacentes. En general corresponde a una forma simbólica del lenguaje de máquina convencional o lenguaje de máquina que es un lenguaje binario.

139 Nivel 4: N. de lenguaje ensamblador.
Los símbolos del lenguaje ensamblador son típicamente ADD, SUB, MUL, DIV, que representan operaciones como sumar, restar, multiplicar y dividir. La tarea del ensamblador en una primera instancia es traducir el lenguaje simbólico a lenguaje de máquina.

140 Nivel 4: N. de lenguaje ensamblador.
El programa ensamblador como traductor toma el programa fuente (programa con instrucciones en símbolos) y lo convierte a un programa objeto, que es el programa que realmente se ejecuta.

141 Nivel 4: N. de lenguaje ensamblador.
Cuando se ejecuta el programa objeto hay tres niveles presentes: El nivel de microprogramación, el nivel de máquina convencional y el nivel de sistema operativo.

142 Nivel 4: N. de lenguaje ensamblador.
En tiempo de ejecución hay 3 programas presentes en memoria: El programa objeto del usuario, el sistema operativo y el microprograma.

143 Ensamblador. (microcontrolador PIC16f877)

144 Nivel 5 y 6. Nivel 5: Nivel de lenguajes orientados a problemas.
Este nivel está constituido por programas traductores denominados compiladores. Los lenguajes de nivel 5 son denominados de alto nivel dado que son muy cercanos a las personas. Ejemplos de estos lenguajes son el Pascal, el Fortran, C, Cobol, entre otros.

145 Nivel 5 y 6. Nivel 6 y superiores: Aplicaciones.
Este nivel provee de máquinas virtuales orientadas a aplicaciones específicas. Entre las máquinas virtuales presentes en este nivel están las planillas de cálculo, procesadores de texto, etc.

146 Otras Clasificaciones
La arquitectura Von Newman sigue el ciclo de ejecución secuencial de instrucciones (una a una) que opera sobre datos escalares. No obstante hay otros modelos de arquitectura. La clasificación más aceptada desde el punto de vista de la estructura del Computador, es la de “Flynn”, la cual se realiza según el número de Instrucciones o datos implicados en cada ciclo de reloj.

147 Clasificaciones de Arquitecturas
SISD (Single Instruction – Single Data) construccion de procesadores Superescalares, que arrancan varias instrucciones simultaneamente, aunque se siguen considerando SISD, como los PowerPC y los Intel. (Von Newman). SIMD (Single Instruction – Multiple Data): Computadores vectoriales.

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149 Taxonomía de Flynn MIMD (Multiple Instruction – Multiple Data): Multiprocesadores con Memorias Compartidas y los Multicomputadores con Memoria Independiente. Procesadores Multinucleo, que son Chip con múltiples procesadores en su interior. Máquinas MIMD son Core Duo (dos procesadores) y los Core Quad (cuatro procesadores), también de Intel, donde cada procesador es a su vez superescalar.

150 Taxonomía de Flynn SISD (Single Instruction – Single Data) construccion de procesadores Superescalares, que arrancan varias instrucciones simultaneamente, aunque se siguen considerando SISD, como los PowerPC y los Intel. MISD (Multiple Instruction – Simple Data): Diversas instrucciones operan sobre un único Dato. Son las más alejadas de las arquitecturas convencionales.