Jerarquia de computadoras

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Organización del Computador 1
Máquina de von Neumann Jerarquía de Niveles

Inicios de la computación
Turing y Church sientan las bases teóricas de la computación Máquina de Turing
Máquina teórica compuesta por una cinta y una cabeza que puede leer y grabar símbolos en ella. Un conjunto finito de estados Un programa “cableado” del tipo (condición, acción)

Church: Lambda calculo
Resultadoequivalente para probar computabilidad Base de los lenguajes funcionales

Una máquina de Turing

Inicios de la computación
Turing y Church sientan las bases teóricas de la computación Maquina de Turing
Máquina teórica compuesta por una cinta y una cabeza que puede leer y grabar símbolos en ella. Un conjunto finito de estados Un programa “cableado” del tipo (condición, acción)

Máquinauniversal de Turing
Máquina (teórica) capaz de simular el comportamiento de cualquier maquina (de Turing) a partir de un programa ingresado en la cinta

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. Imaginen eso !

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”

von Neumann
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) Representación Binaria Estructura (computadora)
periféricos

Computador
Unidad Central de Proceso CPU

Memoria Principal

Computador

Sistema de interconexión

Entrada Salida Líneas de comunicación

Características principales
3 componentes principales:
CPU:
• Unidad de Control, Unidad aritmético lógica (ALU), Registros

Memoria principal:
• Almacena programas y datos

Sistema de Entrada/SalidaProcesamiento secuencial de instrucciones Datos binarios Un sistema de interconexión
Conecta la memoria y unidad de control Fuerza la alternación entre ciclos de lectura y ejecución

Estructura (CPU)
CPU
Computer
I/O System Bus Memory CPU

Registros

Unidad Aritmética y Lógica

Interconexión Interna de la CPU

Unidad de Control

CPU
Unidad de Control (UC) Controla todos loscomponentes Interpreta instrucciones
Decodifica y Ejecuta instrucciones. Transforma instrucciones en órdenes a otros componentes Puede ser programada por hardware (cableada) y “microprogramada” (varias microinstrucciones por instrucción)

Unidad Aritmético Lógica (ALU) Realiza operaciones matemáticas y lógicas
Sumas, restas, multiplicaciones And, Or, Xor Corrimientos

CPU
Registros Almacenandatos binarios, acceso rápido De tamaño fijo De propósito general (programas) o específicos (acumulador, program counter, puntero a memoria, etc.) DataPath Red interna que comunica la UC con las otras unidades y registros Mueve datos entre los diferentes componentes Controlada por un reloj.

Estructura de una máquina von Neumann

Ciclo de instrucción
1. Recuperar la siguiente instruccióndesde memoria (apuntada por el program counter) y luego incrementar el program counter. 2. Decodificar el patrón de bits en el registro de instrucción IR

3. Ejecutar la instrucción indicada en el registro de instrucción IR

Ciclo de Ejecución
1. 2. 3. 4. 5. 6.

UC obtiene la próxima instrucción de memoria (usando el registro PC) Se incrementa el PC La instrucción es decodificada a unlenguaje que entiende la ALU Obtiene de memoria los operandos requeridos por la operación La ALU ejecuta y deja los resultados en registros o en memoria Repetir paso 1

Ciclo de ejecución
La unidad de control levanta la próxima de memoria usando el “contador de programa” (o RPI) que dice en que dirección esta la próxima instrucción.

Ciclo de ejecución
La instrucción es decodificada a un...
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