1. Introducción a laArquitectura de Computadoras

M. Farias-Elinos

Contenido

Definiciones

Estructura de una computadora

Evolución de las computadoras

Generaciones de computadoras

Evolución de la família Intel x86

Esquema de una computadora

Representación numérica

Definiciones

Arquitectura

Son los atributos visibles para el programados: el Set de instrucciones, bits utilizados para la representaciónde datos, técnicas de direccionamiento, etc.

Organización

Es la implementación: Señales de control, interfaces,tecnología de la memoria, etc.

Definiciones

Estructura

Es la forma en que los componentes se relacionan conotros

Función

Es la operación de componentes individuales como parte de la estructura

Para una computadora son: Procesamiento de datos,Almacenamiento de datos, Desplazamiento de datos, Control

Funcionalidad

Desplazamiento dedatos

Almacenamientode datos

Procesamiento desde/hacia almacenamiento

Procesamiento desde almacenamiento hacia I/O

Estructura

Computadora

Main Memory

InputOutput

SystemsInterconnection

Periféricos

Líneas decomunicación

CentralProcessing Unit

Computadora

Estructura

Computer Arithmeticand Login Unit

ControlUnit

Internal CPUInterconnection

Registers

CPU

I/O

Memory

SystemBus

CPU

El modelo de Von Neumann

Evolución de las computadoras

Métodos manuales

Métodos mecánicos

Dispositivos eléctricos

Bulbos electrónicos

Transistores

Cirscuitos integrados

1ra. Generación

1944 – 1959

Utilización de Bulbos

1,000 circuitos por ft3

Cintas perforadas

MARK-I

1ra computadora enLatinoamérica

2da. Generación

1960 – 1964

100,000 circuitos por ft

Utilización de transistores

PDP-1

PDP-8

3ra. Generación

1964 – 1975

10 millones de circuitos por ft2

Circuitos integrados a escala

IBM System/360

DEC PDP-12

4ta. Generación

1975 - ????

billones de circuitos por ft3

Circuitos integrados a gran escala

Incremento de la reducción

SunFire 15k

HP ApolloCray-YMP

Evolución de la familia Intel x86

4004

1er. Microprocesador

4 bits

108 Khz

Año 1969

2,300 transistores

Evolución de la familia Intel x86

8008

8 bits

Aplicaciones específicas

200 Khz

Año 1972

3,500 transistores

Evolución de la familia Intel x86

80801er. Microprocesador depropósito general8 bitsUtilizado en la Altair2 MhzAño 1974

6,000 transistores

Evolución de la familia Intel x86

8086/808816 bits internos8 bits externos (8088)Cache de instrucciones1ra. PC (8088)De 4.47 a 8 MhzHasta 1 MB de RAMAño 1978 (8086)Ano 1981 (8088)29,000 transistores

Evolución de la familia Intel x86

8028616 bitsHasta 16 MB de RAMDe 10 a 16 MhzAño 1982

134,000 transistores

Evolución de la familia Intel x86

8038632 bitsSoporte a multitaskingDe 16 a 33 MhzHasta 4 GB de RAMAño 1985275,000 transistores

Evolución de la familia Intel x86

80486 (i486)Cache de datos e instrucciones32 bitsPipeliningCo-procesador matemáticoDe 20 a 100 MhzHasta 4 GB de RAM

Año 1989

1,200,000 de transistores

Evolución de la familia Intel x86

Pentium (80586)SuperescalarInstrucciones ejecutandose en paralelo32 bits de direcciones64 bits de datosDe 60 a 200 MhzHasta 4 GB de RAMAño 19933,300,000 de transistores

Evolución de la familia Intel x86

Pentium Pro

Predicción de instruccionesAnálisis de flujo de datos36 bits de direccionamiento64 bits de datosDe 133 a 200 MHzAño 1995

5,500,000 de transistores

Evolución de la familia Intel x86

Pentium II

Tecnología MMX36 bits de direcciones64 bits de datosDe 233 a 450 MhzAño 1997Procesamiento de audio, video y gráficas7,400,000 de transistores

Evolución de la familia Intel x86

Pentium IIIIntrucciones de punto flotante para 3D36 bits de direcciones64 bits de datosDe 450 Mhz a 1.3 GHzAño 1999

Arriba de los 9,500,000transistores

Evolución de la familia Intel x86

Pentium 4Mejoras en instrucciones depunto flotante36 bits de direccionamiento64 bits de datosMejoras en manejo de multimediaHyperThreading (HT)De 1.4 a 3.2 GhzAño 2000

Esquema de una computadora

Representación numérica

Humana

Decimal 0,1,2,3,4,5,6,7,8,9

Computadora

Binaria 0,1

Digital (dígito), bit

Simple

Representación de enteros

Representación de enteros

Representación de enteros

Byte

Conjunto de 8 bits

256 combinaciones

Representar números positivos y negativos

Formas de representaciónMagnitud con signo

Complemento a uno

Complemento a dos

Magnitud con signo

MBS utilizado como signo(0 positivo, 1 negativo)

Ejemplo:+2510 = 000110012

-2510 = 100110012

Doble cero+010 = 000000002 y -010 = 100000002

Valor máximo de +12710, valor mínimo de -12710

Complemento a uno

MBS utilizado como signo (0 positivo, 1negativo), sustituir 0's por 1's y 1's por 0'sEjemplo:

+2510 = 000110012

-2510 = 111001102

Doble cero+010 = 000000002 y -010 = 111111112

Valor máximo de +12710, valor mínimo de -12710

Complemento a dos

MBS utilizado como signo (0 positivo, 1negativo), sustituir 0's por 1's y 1's por 0's, ysumar 1Ejemplo:

+2510 = 000110012

-2510 = 111001112

Único cero+010 = 000000002 y -010 = 000000002

Valor máximo de +12710, valor mínimo de -12810

Código de caracteres ASCII

Código decaracteresUnicode