Introduccion A La Computacion

Estructura de Computadores, Facultad de Informática, UCM, Curso 04-05

Tema 1: Introducción a la estructura de computadores
1. Objetivos de la asignatura.
2. Niveles de descripción de un computador.
3. Estructura básica de un computador convencional.
4. Evolución histórica: tecnología y arquitectura.
5. Lenguajes de descripción hardware.

1. Objetivos de la asignatura
La arquitectura deun computador está constituida por el conjunto de funcionalidades
disponibles para un programador que utiliza el lenguaje máquina, básicamente, el repertorio de
instrucciones y los elementos de memoria referenciados desde él, es decir, los registros
generales y la memoria principal. Las funcionalidades de una arquitectura se pueden conseguir
con diferentes organizaciones internas oestructuras, diferenciándose unas de otras
fundamentalmente en los parámetros de rendimiento y el coste. Finalmente, la estructura de un
computador se puede implementar con diferentes tecnologías, siendo nuevamente el coste y el
rendimiento los elementos diferenciales. Arquitectura, estructura y tecnología constituyen, pues,
tres niveles de estudio del hardware de un computador.
En esta asignaturaabordaremos el estudio de la organización o estructura interna de un
computador. Para ello la materia la dividiremos en cuatro módulos. En el primero realizaremos
una introducción general a la estructura de computadores. En el segundo estudiaremos la
arquitectura del repertorio de instrucciones (ISA), arquitectura que define la interfaz hardwaresoftware de la máquina. En el tercero veremos toda lajerarquía de memoria de una máquina y
su gestión. Finalmente, en el cuarto estudiaremos las unidades de entrada/salida, los periféricos
y los buses de comunicación. El estudio de la unidad aritmético-lógica y la unidad de control se
aborda en la asignatura Ampliación de Estructura de Computadores.
Para situar con mayor precisión el objeto de estudio de esta asignatura analizaremos en elapartado siguiente los diferentes niveles de descripción que se suelen contemplar en el estudio de un
computador digital.
2. Niveles de descripción de un computador
La estrategia que habitualmente se utiliza para abordar el estudio de los sistemas
complejos consiste en especificarlos a diferentes niveles de abstracción. Cada nivel se
caracteriza por:
A) Unos elementos de entrada, es decir,disponibles para el diseño en este nivel, y que
proceden del nivel inmediato inferior.
B) Unos elementos de salida, es decir, objetivos del diseño en este nivel, y destinados al
nivel inmediato superior.
C)

Una metodología de análisis y síntesis de los elementos de salida en términos de los de
entrada.

Con esta estrategia, la complejidad del sistema queda dividida, acotada y organizada en lascomplejidades parciales de cada nivel, dentro de cuyos límites se puede aplicar una metodología
propia de estudio.
Al computador digital como sistema artificial complejo se le ha aplicado esta estrategia.
En nuestro caso consideraremos los siguientes niveles de abstracción dentro del estudio de un

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computadordigital:
APLICACIONES

ALGORITMOS

LENGUAJES DE ALTO NIVEL
SOFTWARE BASICO (S.O.)

ARQUITECTURA

Estructura de
Computadores

TRANFERENCI DE REGISTROS
LOGICO
ELECTRONICO
FISICO

Cada nivel se corresponde con la visión que tiene del sistema un tipo determinado de
usuario, y en cada uno podemos considerar dos procesos de estudio diferentes, el análisis y la
síntesis. El análisisparte de la implementación del sistema a un cierto nivel en términos de
elementos básicos del nivel inferior, y llega a determinar la función del mismo, es decir, su
especificación. El sentido de la síntesis es el opuesto, parte de la especificación de un sistema y
obtiene su implementación en función de los elementos básicos del nivel inferior. En la siguiente
figura hemos representado...