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EXPOSICION 2 ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

2.1. Buses: bus local, bus de datos, bus de direcciones, bus de control, buses normalizados.
by

Karlitoz Victoriano

on 24 September 2012

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Transcript of EXPOSICION 2 ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

2.1. Buses: Arquitectura de Computadoras En arquitectura de computadores, el bus es un sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora o entre computadoras. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso, dispositivos como resistencias y condensadores además de circuitos integrados. 2- Comunicación interna en la computadora En los primeros computadores electrónicos, todos los buses eran de tipo paralelo, de manera que la comunicación entre las partes del computador se hacía por medio de cintas o muchas pistas en el circuito impreso, en los cuales cada conductor tiene una función fija y la conexión es sencilla requiriendo únicamente puertos de entrada y de salida para cada dispositivo. Existen dos grandes tipos clasificados por el método de envío de la información:

"Bus paralelo y Bus serie" TIPOS DE BUSES Es un bus en el cual los datos son enviados por bytes al mismo tiempo, con la ayuda de varias líneas que tienen funciones fijas. La cantidad de datos enviada es bastante grande con una frecuencia moderada y es igual al ancho de los datos por la frecuencia de funcionamiento. 1.- Bus paralelo •Las Líneas de Dirección son las encargadas de indicar la posición de memoria oel dispositivo con el que se desea establecer comunicación. El Front Side Bus de los procesadores Intel es un bus de este tipo y como cualquier bus presenta unas funciones en líneas dedicadas: • Las Líneas de Control son las encargadas de enviar señales de arbitraje entre los dispositivos. Entre las más importantes están las líneas de interrupción, DMA y los indicadores de estado. • Las Líneas de Datos trasmiten los bits de forma aleatoria de manera que por lo general un bus tiene un ancho que es potencia de 2. Un bus paralelo tiene conexiones físicas complejas, pero la lógica es sencilla, que lo hace útil en sistemas con poco poder de cómputo.
En los primeros microcomputadores, el bus era simplemente la extensión del bus del procesador y los demás integrados "escuchan" las líneas de direcciones, en espera de recibir instrucciones. 1.- Bus paralelo 2.- Bus serie En este los datos son enviados, bit a bit y se reconstruyen por medio de registros o rutinas de software. Está formado por pocos conductores y su ancho de banda depende de la frecuencia. Es usado desde hace menos de 10 años en buses para discos duros, unidades de estado sólido, tarjetas de expansión y para el bus del procesador. BUSES NORMALIZADOS Un bus debe cumplir las siguientes especificaciones:

En el nivel mecánico deben definirse aspectos tales como el tipo de soporte, el número de hilos del bus, el tipo de conector, etc. Por ejemplo, en los buses para la conexión de placas impresas, hay que definir, entre otras cosas, la altura de las placas, los conectores y las posiciones de éstos, para garantizar la compatibilidad de las distintas placas Nivel mecánico
El nivel eléctrico (u óptico, en el caso de emplear como soporte la fibra óptica), debe especificar el circuito equivalente de los dispositivos que se conectan a las líneas del bus, tanto de los emisores como de los receptores. También debe especificar las tensiones y corrientes utilizadas para establecer el valor de las señales. En este nivel, debe quedar definida la forma en la que los distintos dispositivos deben conectarse eléctricamente. Nivel eléctrico Este nivel define estáticamente todas las líneas del bus, estableciendo las equivalencias entre los valores eléctricos de las señales y sus valores lógicos. Por ejemplo, se definirá que los hilos 0-7 su nivel alto (5V) equivale a un 1 lógico y los hilos 8-15 su nivel activo es a nivel bajo (0V). Nivel lógico
En este nivel se establecen los cronogramas para la realización de la operación más elemental del bus, esto es, de un ciclo. Nivel de temporización básica En este nivel se establece el procedimiento empleado para realizar una transferencia de un dato por el bus. En el caso de un bus de ciclo completo, este nivel coincide con el anterior puesto que la temporización básica establece todas las condiciones necesarias para transferir un dato. Sin embargo, en el caso de un bus de ciclo partido, se especifican las ranuras que forman cada tipo de ciclo o transferencia. Nivel de transferencia
elemental En algunos buses, la operación básica está formada por una serie de transferencias elementales, que tiene por objetivo el transferir un bloque de información con entidad propia. En este nivel, deberá definirse el protocolo de comunicación empleado para realizar esta transferencia de bloque. Nivel de transferencia de
bloque 2.2. Direccionamiento El direccionamiento de la memoria puede considerarse desde dos puntos de vista: físicoy lógico. El primero se refiere a los medios electrónicos utilizados en el ordenador paraacceder a las diversas posiciones de memoria. El segundo, a la forma en que seexpresan y guardan las direcciones. El modo real (también llamado modo de dirección real en los manuales de Intel) es unmodo de operación del 80286 y posteriores CPUs compatibles de la arquitectura x86. Elmodo real está caracterizado por 20 bits de espacio de direcciones segmentado(significando que solamente se puede direccionar 1 MB de memoria), acceso directo delsoftware a las rutinas del BIOS y el hardware periférico, y no tiene conceptos deprotección de memoria o multitarea a nivel de hardware. Modo real El modo protegido utiliza los registros de segmento como punteros a unos nuevosregistros de dirección de 24 bits denominados tablas de descripción (“descriptor tables”), que permiten acceder a un máximo de 224 (16MBytes)de memoria física, de formaque los registros de segmento son selectores que marcan el inicio de una dirección de24 bits. Modo protegido Modo real virtual

Memoria virtual Esta técnica consiste en hacer creer al programa que dispone de másmemoria que la físicamente disponible en RAM. Este artificio tiene sentido porque enese momento (y actualmente), la memoria extendida era mayor que la físicamentedisponible en muchos sistemas, además el disco duro era estándar en todos losequipos. 2.3. Temporización:
es un circuito digital, dispone de dos salidas al igual que un flip flop,una salida es la inversa de la otra, a diferencia del flip flop quién cuenta con dos estados estables, el temporizador solamente posee un estado estable, el otro estado es inestable, permanece en su estado estable, hasta que se activa con un pulso de entrada,una vez que se activa cambia a su estado inestable y ahí permanece por un periodo fijo de tiempo tw , este tiempo lo determina una constante de tiempo RC externa que seconecta al temporizador, después de que transcurre el tiempo tw , las salidas dos salidasdel temporizador regresan a su estado estable, hasta que se activan otra vez. Un pulso electrónico usado para sincronizar el procesamiento.(Entre pulso y pulso solamente puede tener lugar una sola acción).Medido en megahertz (MHz) dónde 1 MHz= 1 millón de ciclos por segundo o gigahertz(GHz) donde 1 GHz = 1 ciclos de mil millones por segundo.De esto es lo que están hablando cuando dicen que una computadora es una máquinade 2.4 GHz .La velocidad de su reloj es de 2.4 mil millones de ciclos por segundo.Cuantomás grande el número = más rápido el procesamiento Reloj del Sistema el reset es util para retardar el inicio de la operacion del microprocessador, manteniendolo en tri-state, mientras la fuente de poder supera su transitorio inicial al encendido de esta forma se evita que el microprocessador empiece a operar cuando la alimentacion de energia todavia no sea la adecuada y pueda generar una operacion errónea RESET
A estado de espera es retrasa experimentado por una computadora procesador al tener acceso externo memoria u otro dispositivo que es lento responder.

Cuando el procesador necesita tener acceso a memoria externa, comienza a poner la dirección de la información solicitada en autobús de dirección. Entonces debe esperar la respuesta, de que puede volverse los centenares de los diez si no de ciclos más adelante. Cada uno de esperar pasado los ciclos se llama un estado de espera. ESTADO DE ESPERA Los IRQ o interrupt request (Pedido de Interrupción), son las notificaciones de las interrupciones enviadas desde los dispositivos hardware a la CPU, en respuesta a laIRQ, la CPU salta a una dirección - una rutina de servicio de interrupción (ISR), comúnmente llamada Interrupt handler (Manejador de interrupciones) - Que seencuentra como una función dentro del software manejador de ese dispositivo formandoparte del núcleo. 2.4. Interrupciones de
Hardware : Cualquier interrupción externa que se entregue al procesador a través del pin INTR o a través del APIC local se denomina interrupción hardware enascarable, además, bajo control software, el procesador es capaz de aceptar o ignorar dichas interrupciones. El procedimiento es el siguiente: se envía una señal a la patilla INTR, y en función del flag IF del registro FLAGS, la interrupción es atendida o ignorada. Si se acepta, el procesador termina la instrucción que estuviera Enmascarable
No enmascarable
Significa que la interrupción no puede ser deshabilitada por software. Este tipo de interrupciones ocurren cuando se recibe una señal en la patilla NMI (“Nonmaskable Interrupt”) del procesador; se reservan para casos en que es crítica la respuesta, por ejemplo que se detecte un error de paridad en la memoria. Además son de prioridad más alta que las enmascarables. La única forma de enmascarar estas interrupciones es a través de circuitos externos al procesador, por ejemplo a nivel del PIC.

2.5. Acceso Directo a memoria. El acceso directo a memoria (DMA, del inglés Direct Memory Access) permite a cierto tipo de componentes de ordenador acceder a la memoria del sistema para leer o escribir independientemente de la CPU principal. Muchos sistemas hardware utilizan DMA, incluyendo controladores de unidades de disco, tarjetas gráficas y tarjetas de sonido. DMA es una característica esencial en todos los ordenadores modernos, ya que permite a dispositivos de diferentes velocidades comunicarse sin someter a la CPU a una carga masiva de interrupciones. 2.6. Sistema de video. Número de imágenes por segundo Velocidad de carga de las imágenes: número de imágenes por unidad de tiempo de vídeo, para viejas cámaras mecánicas cargas de seis a ocho imágenes por segundo (fps) o 120 imágenes por segundo o más para las nuevas cámaras profesionales. Los estándares PAL y SECAM especifican 25 fps, mientras que NTSC especifica 29,97 fps. El cine es más lento con una velocidad de 24 fps, lo que complica un poco el proceso de transferir una película de cine a vídeo. Para lograr la ilusión de una imagen en movimiento, la velocidad mínimo de carga de las imágenes es de unas quince imágenes por segundo. 2.7. Sistema de discos. Discos IDE. Son los orientados normalmente al consumo doméstico. Existen dos técnicas de acceso a estos discos. Son los modos PIO y los modos DMA. En los discos antiguos, el acceso a disco se hacia mediante técnicas PIO (Program Input/ Output). Estos tipos de acceso, implican mucho trabajo a la CPU (constantemente interrogando a los puertos de comunicaciones con el disco), y poca velocidad de transferencia, ya que lo máximo que podía traerse la CPU es de dos en dos bytes del disco por cada operación PIO. Los modos PIO son de PIO 1 a PIO 4, siendo el más rápido éste último.
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