TEMA 1_Generalidades

Tema 1. Generalidades

Introducción
Una computadora digital es una máquina que puede resolver problema ejecutando las instrucciones que recibe de las personas. Una secuencia de instrucciones que describe cómo realizar cierta tarea se llama programa. Los circuitos electrónicos de una computadora pueden reconocer y ejecutar directamente un conjunto limitado de instrucciones sencillas, y todos losprogramas tienen que convertirse en una serie de esas instrucciones para que la computadora pueda ejecutarlos. Dichas instrucciones básicas casi nunca son más complicadas que

• Sumar dos números
• Verificar si un número es cero
• Copiar un dato de una parte de la memoria de la computadora a otra

Juntas, las instrucciones primitivas de una computadora constituyen un len-guaje que permite alas personas comunicarse con la computadora. Dicho lenguaje se llama lenguaje de máquina. Las personas que diseñan una computadora nueva deben decidir qué instrucciones incluirán en su lenguaje de máquina. Por lo regular, se trata de hacer las instrucciones primitivas lo más simples posible, en congruencia con el uso que se piensa dar a la computadora y sus requisitos de rendimiento, a fin dereducir la complejidad y el costo de los circuitos requeridos. Casi todos los lenguajes de máquina son tan simples que para las personas resulta difícil y tedioso usarlos.

Lenguajes, niveles y máquinas virtuales

Implican diseñar un nuevo conjunto de instrucciones que para las personas sea más fácil de usar que el conjunto de instrucciones de máquina original. Juntas, estas nuevas instrucciones tambiénforman un lenguaje, que llamaremos L1, así como las instrucciones de máquina originales forman un lenguaje, que nombraremos L0. Las dos estrategias difieren en la forma en que la computadora ejecuta los programas escritos en L1 ya que, como dijimos, la computadora sólo puede ejecutar programas escritos en su lenguaje de máquina, L0.
Las máquinas virtuales se utiliza para simplificar lacomplejidad de ésta relación cada capa se apoya en la capa inferior. Los computadores pueden estructurarse como una serie de abstracciones (niveles o máquinas virtuales) cada Máquina Virtual (MV) posee su propio “lenguaje de máquina”. Cada lenguaje se basa en su predecesor, el nivel más bajo es el más simple y el más alto el más complejo.
En una MV, una instrucción en un lenguaje de nivel n se ejecutamediante una sucesión de instrucciones correspondientes en el lenguaje del nivel inferior (n-1)



Máquinas multinivel y su evolución

Casi todas las computadoras modernas constan de dos o más niveles, y pueden llegar a existir máquinas con hasta seis niveles, como se muestra en la Figura. El nivel 0, en la base, es el verdadero hardware de la máquina. Sus circuitos ejecutan los programas enlenguaje de máquina de nivel 1. Con ánimo totalizador, deberíamos mencionar la existencia de un nivel más bajo de nuestro nivel 0. Este nivel, que no se muestra en la citada Figura porque queda dentro del ámbito de la ingeniería eléctrica, se llama nivel de dispositivos. En este nivel, el diseñador ve transistores individuales, que son las primitivas de más bajo nivel para los diseñadores decomputadoras. Si nos preguntamos cómo funcionan internamente los transistores, entramos en la física del estado sólido.


Nivel de lógica digital
Los objetos integrantes se llaman compuertas.
Cada compuerta tiene una o màs entradas digitales (señales que representan 0 o 1) y para generar su salida calcula alguna funciòn sencilla de dichas entradas, como and u or.
Cabe mencionar que el nivel 0, en la base esel verdadero hardware de la màquina. Sus circuitos ejecutan los programas en lenguaje de màquina de nivel 1, se llama nivel de dispositivos.
Nivel de micro arquitectura
En este nivel vemos una colección de 8 a 32 registros que forman una memoria local y un circuito llamado ALU (unidad aritmética lógica).
Los registros se conectan a la ALU para formar una trayectoria de datos por donde fluyen los...