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Universidad Rey Juan Carlos

ESTRUCTURA Y TECNOLOGÍA DE COMPUTADORES
Estructura de un computador: conceptos básicos
Luis Rincón Córcoles Licesio J. Rodríguez-Aragón

Estructura de un computador: conceptos básicos

Programa
1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. Introducción Elementos de almacenamiento Elementos de proceso Elementos de transferencia Ciclo de instrucción y ejecución de programas Entrada /Salida Introducción a los microprocesadores

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Bibliografía
D.A. PATTERSON, J.L HENNESSY. Estructura y diseño de computadores. Reverté, 2000. P. DE MIGUEL. Fundamentos de los computadores. 7ª edición, Paraninfo, 1999. C. CERRADA, V. FELIU. Estructura y Tecnología de Computadores I. UNED, 1993 S. DORMIDO y otros. Estructura y Tecnología deComputadores. Sanz y Torres, 2000. W. STALLINGS. Organización y Arquitectura de Computadores. 5ª edición, Prentice-Hall, 2000.

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1. Introducción
Unidades funcionales de un computador •Memoria •Unidad central de proceso (UCP) Unidad aritmético-lógica (UAL) Unidad de control (UC) •Entrada/Salida (E/S) •Interconexiones Tipos de elementos•Elementos de almacenamiento •Elementos de proceso •Elementos de transferencia
UCP Memoria E/S Líneas de comunicaciones COMPUTADOR Periféricos

Interconexiones

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Introducción
UCP
MEM MEM E/S E/S

Sistema de conexiones

Buses

Control Datos Dirección

Flanco de bajada Nivel alto

Sincronismo: reloj

Clk
Nivel bajo Flanco de subidaCiclo de reloj (medido entre dos flancos de subida)

Ciclo de reloj (medido entre dos flancos de bajada)

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2. Elementos de almacenamiento
Tipos de elementos de almacenamiento: •Biestables. •Registros. •Memoria.

Biestable: almacena un bit. •Consideraremos biestables D síncronos por flanco de bajada.

C Q
D

C

_ Q D
Q

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Registros en un computador
Registro: colección de n biestables que funcionan al unísono. Usaremos registros con las siguientes características: •Formados por biestables D síncronos por flanco de bajada (sólo usamos la salida activa por nivel alto). •Entrada paralelo – salida paralelo. •La señal de carga es el reloj.

Registro
n bits Control
n-1Entrada

1

0

Salida

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Tipos de registros en un computador
Según el propósito: •Registros de propósito específico: se utilizan para una tarea determinada. Están asociados a las unidades funcionales y cumplen funciones específicas: PC, MDR, IR, ALUOut, etc. •Registros de propósito general: se utilizan para almacenar datos o direccionesde forma flexible. Agrupados en bancos de registros. Según el programador: •Registros visibles: pueden usarse directamente por el programador de bajo nivel, que conoce su existencia. Sirven como operandos implícitos o explícitos en instrucciones de máquina. •Registros transparentes: el programador desconoce su existencia, por tanto no puede usarlos. La unidad de control los utiliza para suspropios propósitos.
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Tipos de registros en un computador
Buffer triestado: se utiliza para conectar la salida de los elementos a los caminos comunes de interconexión. Tiene una señal de control que permite que la información entrante le atraviese si está activa, pero si dicha señal se desactiva, la conexión entre la entrada y la salida desaparece(estado de alta impedancia).
C_Dato

C_Dato_A

Dato

n

Dato_A

n

Activo

Inactivo

C_Dato_B

Dato_B

n

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Memoria
•Formada por gran cantidad de elementos de almacenamiento de 1 bit. •Tipos de memorias RAM: estáticas y dinámicas. •Operaciones con memorias: Lectura Escritura Refresco (sólo en memorias dinámicas)....