ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

ARQUITECTURA DE COMPUTADORESPresentacin del Curso

Universidad Nacional Jorge Basadre GrohmannFacultad de IngenieraEAP Ingeniera en Informtica y SistemasSemestre 2015-I

Ing. Carlos H. Acero Charaa

Arquitectura de Computadores2ObjetivosCaptulo 1 : IntroduccinQu es un computador? Evolucin histrica de los computadoresObjetivos

2Arquitectura de Computadores3ndiceCaptulo 1 : Introduccin1.Introduccin1.1 Qu es un computador?1.2 Evolucin histrica de los computadores

3Arquitectura de Computadores4ndiceCaptulo 1 : Introduccin1.1 Qu es un computador?1.2 Evolucin histrica de los computadores

4Arquitectura de Computadores5Qu es un computador?Captulo 1 : IntroduccinDefinicin RAE.

computador, ra. ~ electrnica.

1. f. Mquina electrnica, analgica o digital, dotada de una memoria de gran capacidad y de mtodos de tratamiento de la informacin, capaz de resolver problemas matemticos y lgicos mediante la utilizacin automtica de programas informticos.

5Arquitectura de Computadores6Qu es un computador?Captulo 1 : IntroduccinDefinicin Wikipedia.

Una computadora (del latn computare-calcular-), tambin denominada como ordenador o computador, es una mquina electrnica que recibe y procesa datos para convertirlos en informacin til.

6Arquitectura de Computadores7Qu es un computador?Captulo 1 : IntroduccinDefinicin Stallings.

Mquina digital electrnica programable para el tratamiento automtico de la informacin, capaz de recibirla, operar sobre ella mediante procesos determinados y suministrar los resultados de tales operaciones.

7Arquitectura de Computadores8Qu es un computador?Captulo 1 : IntroduccinFunciones del computador

8Arquitectura de Computadores9Qu es un computador?Captulo 1 : IntroduccinFunciones del computadorAlmacenar Datos (leer - escribir).Almacenar Programas.Ejecutar Operaciones sobre datos.Ejecutar Algoritmos.Recibir nuevos datos.Entregar resultados.

9Arquitectura de Computadores10ndiceCaptulo 1 : Introduccin1.1 Qu es un computador?1.2 Evolucin histrica de los computadores

10Arquitectura de Computadores11Evolucin histrica Captulo 1 : Introduccin0hasta 1945Sistemas mecnicos y electro-mecnicos11945 1955Tubos al vaco, tableros21955 1965Transistores y sistemas por lotes31965 1980Circuitos integrados y multiprogramacin4desde 1980Computadores personales

11Arquitectura de Computadores12Generacin 0 Captulo 1 : IntroduccinHasta 1945 bacos Calculadoras mecnicas. Sistemas basados en rels.

12Arquitectura de Computadores13Generacin 0 Captulo 1 : Introduccin

El baco (Babilonia 3500AC, China 1300AC)

13Arquitectura de Computadores14Generacin 0 Captulo 1 : IntroduccinEl quipu (Per, 1400 DC )

14Arquitectura de Computadores15Generacin 0 Captulo 1 : IntroduccinDifference Engine (1822)Primera Computadora Digital (mecnica)

Usada para calcular tablas numricas, calculaba cualquier funcinalgebraica y almacenaba nmeros. Se programaba con tarjetas.

Charles Babbage y Ada Lovelace.

15Arquitectura de Computadores16Generacin 0 Captulo 1 : IntroduccinMquinas de escribir (1890)

16Arquitectura de Computadores17Generacin 0 Captulo 1 : IntroduccinHarvard Mark I (1944)

Usada para computar tablas matemticas y de navegacin.

17Primer computador completamente automticoDe aqu viene la arquitectura Harvard memoria de datos separada de memoria de instrucciones17Arquitectura de Computadores18Generacin 0 Captulo 1 : IntroduccinHarvard Mark I (1944)Usada para computar tablas matemticas y de navegacin. Almacenamiento:72 nmeros de 23 dgitos decimales

Velocidad:Suma/Resta 0.3 seg.Multiplicacin 6 seg.Divisin 15 seg.Log o Trig 60+ seg.

18No conditional branchingLoops pegando la cinta con el cdigoMark II bugsBugs Thomas Edison 187818Arquitectura de Computadores19Generacin 1Captulo 1 : Introduccintubos al vacoenormes (20.000 tubos) lentas (un ciclo 1 seg.)

Un solo grupodiseaba, construa, programaba, operaba y mantena.

Programacin en lenguaje mquina Ej. alambrando tableros.

No existan sistemas operativos.

Tarjetas perforadas.Ao 1950.

1940-1955

19Arquitectura de Computadores20Generacin 1 Captulo 1 : IntroduccinTubo al vaco

20Arquitectura de Computadores21Generacin 1 Captulo 1 : IntroduccinColossus (1945)

Usada en la Segunda Guerra Mundial para decifrar los mensajes de los alemanes.

21Arquitectura de Computadores22Generacin 1 Captulo 1 : IntroduccinENIAC (1946)Datos en base 10

Velocidad 1000 veces mayor que sus contemporneos

22General purposeDesarrollado para calcular tablas de balstica167 m3150 kW de consumo5000 sumas por segundoMultiplicacin de dos nmeros de 10 dgitos 2.8 mseg. (357 por segundo)Raiz cuadrada: 28.6 ms (35 por segundo)22Arquitectura de Computadores23Generacin 1 Captulo 1 : IntroduccinManchester Mark I (1949)Primer computador que funcion con un programa almacenado.

23Primera mquina con programa almacenado fue: Manchester Small-Scale Experimental Machine (tubos de rayos catdicos)23Arquitectura de Computadores24Generacin 1 Captulo 1 : IntroduccinIAS (1952) 2300 tubos US$ 500.000 Primer problema: Tiempo =60 das!!

Johnvon Neumann(Princeton)

2440 bit words 2 x 20 bits instructionsMemoria: 1024 words

Arquitectura de Von Neumann, instrucciones y datos en la misma memoria

24Arquitectura de Computadores25Generacin 1 Captulo 1 : Introduccin

2540 bit words 2 x 20 bits instructionsMemoria: 1024 words

Arquitectura de Von Neumann, instrucciones y datos en la misma memoria

25Arquitectura de Computadores26Generacin 2Captulo 1 : IntroduccinTransistores. Distincin de actividades.diseadores, constructores, programadores, operadores y personal de mantenimiento. Mainframes en salas acondicionadas.1955-1965

26Arquitectura de Computadores27Generacin 2Captulo 1 : IntroduccinLos programas.Primero en papel.Se pasan a tarjetas perforadascuarto de entradaesperar la salida.Los operadores. toman las tarjetas del programa colocan las del compilador.Proceso por lotes.agrupa trabajos.

1955-1965

27Arquitectura de Computadores28Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinTransistor (1947)

28Arquitectura de Computadores29Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinJOHNNIAC (1954)

Uso de tarjetas perforadas

29Arquitectura de Computadores30Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinTarjeta perforada

30Arquitectura de Computadores31Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinIBM 704 (1955)

Primera mquina comercial con hardware de punto flotante (5kFLOPS).

31Arquitectura de Computadores32Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinFORTRAN (1957)

Primer compilador FORTRAN para IBM 704(Formula Translator)

32Arquitectura de Computadores33Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinIBM 1401(1959)4KB de memoria expandible a 16KB.

Buena para leer tarjetas, copiar cintas e imprimir resultados

Mala para cclulos numricos.

Se utilizaba con fines comerciales (bancos, etc.)

33Arquitectura de Computadores34Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinIBM 7094Bueno para hacer cmputos, se utilizaba con fines cientficos.

34Arquitectura de Computadores35Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinIBM 1401 IBM 7094:

los programadores llevan tarjetasLa 1401 lee un lote de tarjetas y los graba en la cintaUn operador lleva la cinta a la 7094La 7094 realiza los cmputosUn operador lleva la cinta a una 1401La 1401 imprime las salidas

35Arquitectura de Computadores36Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinPrograma

Memoria magntica64k palabras (1954)

36Arquitectura de Computadores37Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinERMA, General Electric (1959)

37Arquitectura de Computadores38Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinIBM 1620 (1959)

38El que tenemos en el DCC38Arquitectura de Computadores39Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinPrimer video-juego.Estudiantes de MIT (1962)

39Arquitectura de Computadores40Generacin 2 Captulo 1 : IntroduccinInvencin del mouse (1964).

40Arquitectura de Computadores41Generacin 3Captulo 1 : Introduccincircuitos integradosventaja en el precio y desempeo Se introduce el sistema IBM 360 altamente compatible.multiprogramacin Discos duros.Tiempo compartido entre usuarios.1965-1980

41Qu era la multiprogramacin??? Threads???41Arquitectura de Computadores42Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinCircuitos integrados

42Arquitectura de Computadores43Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinCircuitos integrados

43Arquitectura de Computadores44Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinIBM 360 (1964)Software compatible con IBM 7094, 1401 entre otros.

44Arquitectura de Computadores45Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinIBM 360

45Arquitectura de Computadores46Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinGE 625 (1965)

46Arquitectura de Computadores47Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinDEC PDP-1 (1961)4K de palabras de 18 bits.

US$ 120.000 < 5% del precio de la IBM 7094

47Arquitectura de Computadores48Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinFundacin de Intel (1968)

(diciembre 2005)

48Arquitectura de Computadores49Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinLaboratorio Bell desarrolla el lenguaje C (1972)#include main(){ for(;;) printf("Hello world... \n");

}

49Arquitectura de Computadores50Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinMULTICS (1976)

50Arquitectura de Computadores51Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinPDP-11/70 (1974)

51Arquitectura de Computadores52Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinDe MULTICS nace UNICS (UNiplexed Information and Computing Service) luego se cambi a UNIX.

Era un sistema abierto lo que gener un caos.

IEEE gener un estndar llamado POSIX.

52Arquitectura de Computadores53Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinPrimer microprocesador en un chip Intel 4004 (1971)

53Arquitectura de Computadores54Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinIntel 4004 (1971)

54Arquitectura de Computadores55Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinIMSAI 8080 (1975) 4K RAM I/O botones y leds diskettes 8

55Arquitectura de Computadores56Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinApple I (1976)

Steve Jobs & Steve Wozniak

56Arquitectura de Computadores57Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinALTAIR 8800 (1975)

57Arquitectura de Computadores58Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinALTAIR 8800 (1975)

2MHz 8088 256 bytes RAM I/O botones y leds diskettes 8

58Arquitectura de Computadores59Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinMark 8 (1974)

Mark 8 Intel 8088 256 bytes RAM sin ROM Se vendieron 1500 US$ 12.000

59Arquitectura de Computadores60Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinApple II (1978) US$ 1930

60Arquitectura de Computadores61Generacin 3Captulo 1 : IntroduccinApple II (1978) US$ 1930

61Arquitectura de Computadores62Generacin 4Captulo 1 : Introduccindesde 1980 Usan LSI (large scale integration). Intel 8080 (8 bits) -> IBM PC (1980) con DOS. Intel 80286 (1983), 80386 (1985) y 80486 (1989). GUI (graphical User Interface) -> Macintosh Microsoft adopta GUI y desarrolla Windows (sobre DOS) Microsoft saca Windows 95 como sistema operativo, luego Windows 98 (basado en 16 bits), Windows NT (32 bits) con ideas de VAX VMS. Windows NT 5.0 se transform en Windows 2000 Windows 98 se transform en Windows Me. Windows XP Windows Vista

62DOSX86GUIWindows62Arquitectura de Computadores63Generacin 4Captulo 1 : Introduccindesde 1980 UNIX se mantiene ms fuerte en computadores potentes Se basa en chips RISC de alto desempeo. Linux es una alternativa a Windows Unix saca X Windows basado en GUI Se introducen sistemas operativos en red (varios computadores conectados) y sistemas operativos distribuidos (mltiples procesadores). continuar

63Arquitectura de Computadores64Generacin 4Captulo 1 : IntroduccinIBM PC (1981)

64Arquitectura de Computadores65Generacin 4Captulo 1 : IntroduccinOsborne 1 portable (1981)

10.6 kg CPU Z80 Monitor 5 diskette 5.25 91K 64K RAM

65Arquitectura de Computadores66Generacin 4Captulo 1 : IntroduccinGavilan Laptop (1983) 64K RAM expandible a 128K DOS CPU 8088 4kg 6.3 kg con printer touchpad mouse

66Arquitectura de Computadores67Generacin 4Captulo 1 : IntroduccinDisco Duro Seagate 40 MB (1978)

67Arquitectura de Computadores68Generacin 4Captulo 1 : IntroduccinAT&T y Laboratorio Bell desarrollan C++ (1983)#include main(){ char *s1, *s2; s1 = "Hello"; s2 = "world\n"; cout