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ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

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Andres Rivera Bautista

on 10 September 2014

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Transcript of ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

Los computadores de la era mecánica sufrían serios inconvenientes:
La inercia de las partes movibles limitaban la rapidez del cómputo.
El movimiento de los datos por medios mecánicos (engranajes, palancas etc) eran incómodo e indigno de confianza.
LOS TUBOS DE VACIO.
Diseñada y construida bajo la supervisión de Jhon Mauchly y Jhon Prespec, era la primera computadora digital electrónica de propósito general en el mundo.
ENIAC.
El sistema/360 fue la primera familia de computadores de la historia que se planeo . la familia abarca un amplio rango de prestaciones y precios. en concepto de familia de computadores compatibles a la ves era novedoso y extremadamente exitoso.


IBM Sistema/360
Se introduce el concepto del programa alamacenado.
En la memoria se almacenan datos como instrucciones.
ALU: hace operaciones con datos binarios.
Unidad de control: Interpreta las instrucciones de memoria y provoca su ejecución.
Un equipo de E/S.
la Maquina de Von Neumann.
ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
CIRCUITOS INTEGRADOS
Crecimiento En El Numero de transistores
Con la introducción de la integración a gran escala (LSI), CASI 1000 componentes se pueden colocar en un solo chip de circuito integrado. la integración a escala muy grande (VLSI) logro alrededor de 10 mil componentes por chip.

Se podría decir que la aplicación comercial de los nuevos desarrollos provocó un cambio importante a principio de los años setenta y los resultados aun estan funcionando.


ULTIMAS GENERACIONES
Presentado por :
Andres A. Rivera B.
Efrain Perdomo C.

EVOLUCION Y PRESTACIONES DE LOS COMPUTADORES
La primera generación: (tubos de vacio)
La segunda generación: (Transistores)
La tercera generación: (Circuitos integrados)
Ultimas Generaciones.
ANTEPASADOS MÉCANICOS Y ELECTROMECANICOS
Lo que se necesitaba era un mecanismo de conmutación y almacenamiento sin partes movibles. el tubo de vacio de triodo, proporciono el bloque basico de construccion.
Peso: 3O Ton.
Ocupaba 15 mil pies cuadrados.
Contenía casi 18mil tubos de vacío.
calculaba 5mil sumas por segundo.
fue terminada en 1946 y se uso para
los calculos de la Bomba de H.
LOS TRANSISTORES
Cada nueva generación se caracteriza, por la mayor velocidad, mayor capacidad de memoria, y menor tamaño que la generación anterior.
También hay otros cambios en la segunda generación se introdujeron unidades lógicas y aritméticas y unidades de control mas complejas, el uso de lenguajes de programación de alto nivel y se proporciona un software.
El transistor es mas pequeño, más barato y disipa menos calor que un tubo de vacío.
En 1958 ocurrió algo que revolucionó la electrónica y comenzó la era de la microelectrónica:la invención del circuito integrado.
Ahora la computadora costa de puertas (compuertas), celdas de memorias e interconexiones entre estos elementos.
El circuito integrado aprovecha el hecho de que tales componentes como los transistores, resistencias y los conductores puedan fabricare en un semiconductor de silicio
A continuación se mencionaran
dos de los mas importantes resultados:
Memorias de semiconductor
Microprocesadores
Memoria De Semiconductor
La primera aplicación de circuitos integrados fue la construcción del procesador, pero también se encontró que esta misma tecnología podia usarse para construir memorias.
EN 1970 Fairchild, produjo la primera memoria semiconductora con relativa capacidad. este chip, del tamaño del un sencillo núcleo de ferrita, podía tener 256 bits de memoria. Tardaba solamente setenta millonésimas de segundo en leer un bit. sin embargo, el coste por bit era mayor que el de núcleo.
En 1974, ocurrió un hecho sorprendente: el precio por bit de memoria semiconductora cayo por debajo del precio por bit de memoria de núcleo.
MICROPROCESADORES
8088: fecha de introducción: 1979. velocidad de reloj: 5-8 Mhz. Ancho del bus: 8bits. # de transistores: 29mil memoria direccionable 1MB - tamaño 6 (um)
Intel 80486: fecha de introducción: 1989- velocidad de reloj: 20-50 Mhz- Ancho del bus: 32 bits. # de transistores: 1.2 millones - memoria direccionable 4 GB -tamaño 0,8 (um)
Pentium 4: fecha de introducción: 2000 - velocidad de reloj: 1,3 -1,8 Ghz - Ancho del bus: 64bits - # de transistores: 42millones - memoria direccionable 64 GB - Tamaño: 0,18 (um)
MICROPROCESADORES
Conforme al pasó del tiempo, se colocaron mas y mas elementos en cada chip parque se necesitaran menos chips para construir un solo procesador de computadora.
En 1971 se desarrolla el 4004 fue el primer chip que contenía todos los componentes de una CPU en un solo chip: había nacido el microprocesador y aunque el 4004 era un poco primitivo, pero marco el inicio de una evolución continua de capacidad y poder.
En 1974 se introduce al mercado el 8088. este fue el primer microprocesador de propósito general, mientras que el 4004 y el 8008 se diseñaron para aplicaciones especificas, el 8080 se diseños para que fuera una CPU de una microcomputador de propósito general de 8 bits mucho mas rápido y con un conjunto de instrucciones mas ricas y mayor capacidad de direccionamiento.
Componentes del computador
*Arquitectura de Von Neumann

Componentes del computador
Funcionamiento del computador
- La función básica que lleva a cabo una computadora es la ejecución del programa.

Ciclo de búsqueda y ejecución
Al comienzo de cada ciclo de instrucción la CPU capta una instrucción de memoria, la CPU siempre incrementa al PC.
Clase de interrupciones
Programa
:
Generado por alguna condición que ocurre como resultado de una ejecución de instrucción.
ejemplo:División por 0
Temporizador:
Generada por un temporizador dentro del procesador.Permite efectuar ciertas funciones en el SO.
E-S:
Generada por un controlador de E-S para señalar el final de una operación o varios errores.
Falla de hardware:
Generada por un controlador de E-S para señalar el final de una operación o varios errores.
CICLO DE INSTRUCCIONES CON INTERRUPCIONES
FUNCIONAMIENTO DE LAS E/S
un modulo de E/S puede intercambiar datos directamente con el procesador.

El procesador puede leer o escribir datos en un modulo de E/S.

Los intercambios se producen directamente con la memoria.
ESTRUCTURAS DE INTERCONEXIÓN
Memoria
Modulo de E/S
Procesador
MÓDULOS DE UN COMPUTADOR
INTERCONEXIÓN CON BUSES
Un bus es un camino de comunicaciones entre dos o mas dispositivos.
Usualmente, un bus esta constituidos por varios caminos de comunicación o lineas.
Los computadores poseen diferentes tipos de buses que comunican a distintos niveles de jerarquía.
JERARQUÍA DE BUSES MÚLTIPLES
Entre más dispositivos conectados a un bus, mayor el retardo de propagación.
Un bus puede ser un bottleneck cuando las peticiones de transmisión se aproximan a su capacidad.
Los computadores usan varios buses, organizados jerárquicamente.
Es posible conectar controladores de S/E, directamente al bus del sistema.
CONFIGURACIONES DE BUSES
ELEMENTOS DE DISEÑO DE UN BUS
EL BUS PCI
*Peripheral Component Interconnect
El PCI esta diseñado para permitir una cierta variedad de configuraciones basadas en microprocesadores, incluyendo sistemas tanto de uno como de varios procesadores. Por consiguiente, proporciona un conjunto de funciones de uso general. Utiliza temporización sincronía y un esquema de arbitraje centralizado.
ESTRUCTURA DEL PCI
El bus PCI puede configurarse como un bus de 32 o 64 bits.
El PCI se dividen en los grupos funcionales siguiente:



TERMINALES (“PATILLAS”) DE SISTEMA
TERMINALES DE DIRECCIONES Y DATOS
TERMINALES DE CONTROL DE LA INTERFAZ
TERMINALES DE ARBITRAJE
TERMINALES PARA SEÑALES DE ERROR
TERMINALES DE INTERRUPCION
TERMINALES DE SOPORTE DE CACHE
TERMINALES DE AMPLIACION A BUS DE 64 BITS
TERMINALES DE TEST
ORDENES DEL PCI
La actividad del bus consiste en transferencias entre dos elementos, denominándose maestro al que inicia la transacción.
Los tipos de órdenes son:

· Reconocimiento de interrupción
· Ciclo especial
· Lectura de E/S
· Escritura en E/S
· Lectura de memoria
· Lectura de línea de memoria
· Lectura múltiple de memoria
· Escritura en memoria
· Escritura e invalidación de memoria
· Lectura de configuración
· Escritura de configuración
· Ciclo de dirección dual.
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