Programacion de software

Instituto Tecnológico de Morelia

Arquitectura de Computadoras Unidad 1

Programa
1 Modelo de arquitecturas de cómputo.
1.1 Modelos de arquitecturas de cómputo.
1.1.1 Clásicas. 1.1.2 Segmentadas. 1.1.3 De multiprocesamiento.

1.2 Análisis de los componentes.
1.2.1 CPU. 1.2.1.1 Arquitecturas. 1.2.1.2 Tipos. 1.2.1.3 Características. 1.2.1.4 Funcionamiento.

1.2.2 Memoria.
1.2.2.1Arquitecturas. 1.2.2.2 Tipos. 1.2.2.3 Características. 1.2.2.4 Funcionamiento.

1.2.3 Dispositivos de I/O.
1.2.3.1 Arquitecturas. 1.2.3.2 Tipos. 1.2.3.3 Características. 1.2.3.4 Funcionamiento.

Ordenador o Computadora
Sistema de calculo de propósito general que incorpora una unidad central de proceso, memoria y dispositivos de entrada y salida.
Del Diccionario de Electrónica e informáticaOrbis-Marcombo 1986.

Características
– Habilidad para realizar operaciones aritméticas y lógicas. – Memoria. Puede retener información por un periodo de tiempo dado. – Es programable. Efectúa una serie de operaciones en un orden determinado. – Capacidad de recibir información del mundo exterior y entregar resultados de sus cálculos.

Jerarquía de un Sistema de Computo
ComputadoraProcesador

Subsistema de entrada y salida

CPU

Subsistema de Memoria

ALU

Unidad de Control

Flujo de información en el CPU
Control
Subsistema de Memoria

Resultados

Códigos de Operación Estado
Unidad de Control

Datos

Control

Unidad Lógica Aritmética

1.1.1 Modelos de arquitectura de computo clásicas
Arquitectura Mauchly-Eckert (VonNewman)
Concepto de programaalmacenado

Procesador Unidad de Control ALU Registros

Bus principal

Memoria Principal Almacena el programa y los datos

Entrada y salida

Arquitectura Harvard
Espacios de memoria de datos y programa separados

Bus de programa Memoria de programa

Procesador Unidad de Control ALU Registros

Bus de datos

Memoria de datos

Entrada y salida

1.1.2 Arquitecturas segmentadas
Lasarquitecturas segmentadas aparecieron a mediados de los años 1960's como una manera de aumentar el rendimiento sin implicar un nivel masivo de paralelismo Durante los años 1980's fueron una de las ideas centrales de los procesadores RISC, buscando alcanzar el objetivo de que se ejecutara una instrucción cada ciclo de maquina. En Inglés se conocen como “pipelined procesors” o procesadores entubadosSegmentación o entubamiento
consiste en dedicar unidades especificas del procesador a cada una de las partes del ciclo de instrucción y ejecutarlas paralelamente Mejora dramáticamente el rendimiento debido a que en los procesadores modernos se tienen hasta 14 etapas en el ciclo de instrucción

Segmentación del cause
La unidad de control se subdivide en dos o más unidades funcionales,cada una encargada de llevar a cabo una parte del ciclo de instrucción. Se comunican a través de una cola de instrucciones (Pipeline)

Unidad de Búsqueda

Cola de Instrucciones

Unidad de ejecución

Segmentación del cauce(2)
La mejora en el rendimiento no es proporcional al numero de segmentos en el cauce debido a que cada etapa no toma el mismo tiempo en realizarse, además de que se puedepresentar competencia por el uso de algunos recursos como la memoria principal
Espera Espera

Búsqueda

Ejecución

CPU de multiprocesamiento
SISO – (Single Instruction, Single Operand ) computadoras independientes SIMO – (Single Instruction, Multiple Operand ) procesadores vectoriales MISO – (Multiple Instruction, Single Operand ) No implementado MIMO – (Multiple Instruction, MultipleOperand ) sistemas SMP, Clusters

multiprocesamiento
Procesadores vectoriales – Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numérico a una serie de datos matriciales, en especial en la simulación de sistemas físicos complejos Sistemas SMP (Simetric Multi Procesesors) – Varios procesadores comparten la misma memoria principal y periféricos de I/O, Normalmente conectados por un bus...