Post on 12-Mar-2015
Tema 1: Introducción a Estructura de Computadores
Conceptos básicos y visión histórica
Programa de Teoría
1. Introducción.
2. Lenguaje Máquina.
3. Lenguaje Ensamblador.
4. Ruta de Datos y Unidad de Control.
5. Unidad Aritmético-Lógica (ALU).
6. Sistema de Entrada-Salida.
7. Memoria.
Contenido
• ¿Qué es un computador?
• Descripción funcional:
Arquitectura de von Neumann
• Orígenes y evolución histórica.
• Parámetros característicos de un computador.
¿Qué es un computador?
Concepto de computador Máquina de estados finitos: FSM Arquitectura von Neumann
Ruta de datos Unidad de Control Memoria de programa y datos
FSM + Datapath
Arquitectura von Neumann
Ruta de datos Responsable de realizar cálculos Registros, unidades funcionales,
unidades de interconexión Unidad de control
Responsable de ordenar cálculos Secuenciador, registros, pilas...
Memoria de programa y datos
Estructura de un computador
Procesador
Unidad de
ControlRuta de datos
UnidadAritmétic
o-Lógica
Memoria
Entrada
Salida
Computador
Ruta de datos
Unidades funcionales Realizan operaciones aritméticas y/o
lógicas ALUs, desplazadores, multiplicadores
Registros de la ruta de datos Almacenan resultados temporales
Unidades de interconexión Multiplexores y/o buses
Unidad de Control
Contador de programa Dirección de la instrucción en curso Se incrementa en cada ciclo
Registro de instrucción Código de la instrucción en curso
Secuenciador Genera señales para cada instrucción Actualiza el Contador de Programa
Secuenciador
Captación de la instrucción Leer dirección del Contador de Programa Incrementar el Contador de Programa
Decodificación de la instrucción Ejecución de la instrucción
Captura de operandos Operación Escritura de resultados
Ejemplo de procesador
Necesidad de cómputoAntecedentes históricos
Ábaco
Máquina de Pascal (1642). Suma
Máquina de Leibniz (fin s. XVII). Multiplica y divide
Telar de Jacquard (med. XVIII) Tarjetas perforadas
El ábaco
La pascalina
La máquina de calcular de Leibniz
Telar de Jacquard
La era moderna
Computadores mecánicos
Charles Babbage: Máquina diferencial. Calcular tablas de
artillería.
Máquina analítica. Programable, con E/S, memoria, unidad de cálculo
Computadores eléctricos
Clasificadora de Höllerith (1886): Primer ordenador eléctrico
Charles Babbage
Máquina de diferencias
Charles Babbage
Máquina analítica
Ada Lovelace
Clasificadora de Höllerith
Computadores electromecánicos
Zuse (1941) primer computador de relés
Howard Aiken (IBM) Mark I, II, III y IV (1943-52)
Electromecánicos: Mark I
Howard Aiken: “Si Babbage hubiera nacido en elsiglo XX nos habríamos quedado sin trabajo”
Computadores electrónicos1ª generación: Válvula de vacío
ENIAC (1945-55), Eckert & Mauchly
John von Neumann: EDVAC (1945) Bases de la arquitectura de
computadores moderna
EDSAC (Wilkes,1949): programa almacenado y coma flotante
UNIVAC I (1951): computador fabricado en serie
Electrónicos (válvulas): ENIAC
John Mauchly John P. Eckert
Computadores electrónicos2ª generación: El transistor
1946: los laboratorios Bell inventan el transistor
Leprechaun, 1956: primer computador basado en transistores
Burroughs B5000: primer ordenador de estructura de pila
IBM Stretch, IBM 1410, PDP-1 (DEC), UNIVAC 1100
El transistor: 2ª generación
ShockleyBardainBrattain
/
Electrónica integrada 3ª generación: Circuito Integrado
J. Kilby inventa el circuito integrado en 1958
Inicialmente, es un chip con algunos transistores (SSI)
A finales de los 60, ya son cientos de transistores (MSI)
1975, decenas de miles de transistores en un chip (LSI)
Grandes familias de computadores
Burroughs B2500, IBM 360, CDC 6500, PDP 5, UNIVAC 1108
Circuito integrado: 3ª generación
Jack Kilby
El microprocesador (4004)
¿4ª generación?El Microprocesador
Intel 4004: primer microprocesador comercial
Aparecen los lenguajes de programación de alto nivel
Parámetros característicos
Tamaño de palabra Frecuencia de reloj Medidas de rendimiento
MIPS, MFLOPS Pruebas sintéticas: SPECint, SPECfp
Conceptos importantes
Estructura de un computador Descomposición funcional Fundamentos de la ejecución de un
programa Evolución tecnológica Parámetros característicos y evaluación
del rendimiento