Objetivos específicos

• Adquirir conocimientos Básicos sobre los diversos sistemas numéricos que se utilizan en el computador.

• 2. Describir en detalle los dispositivos que constituyen el procesador, así como su interrelación.

• 3. Describir en detalle las demás unidades funcionales: memoria principal y unidad de entrada/salida.

Organización de un Sistema de Computadora

Un sistema de computadora puede considerarse como un grupo de componentes integrados, interactuando uno con otro para realizar un conjunto específico de tareas. De manera más precisa, un sistema de computadora puede ser definido como una colección de entidades tales como procesadores, memorias, dispositivos de entrada / salida (E/S), y otros componentes especiales interconectados, que interactúan con cada otro en cierta manera para llevar a cabo un conjunto específico de tareas.

• Organización de la máquina de Von Neumann

• Organización de una computadora elemental

• Unidad Central de Procesamiento - CPU

• Bus Principal de Sistema

– Bus de Datos

– Bus de Dirección

– Bus de Control

• Memoria Primaria

• Dispositivos de Entrada

• Dispositivos de Salida

• Dispositivos de Almacenamiento Secundario

•Unidad de Control (UC)– Controla todas las operaciones de la computadora . Todos los demás

dispositivos trabajan bajo su control

•Unidad Aritmética Lógica (ALU)– Ejecuta las instrucciones bajo la dirección de la UC, la ALU puede

realizar cierto número de operaciones primitivas en operandos en la memoria y el acumulador, se parece al CPU moderno

•Memoria– Donde se almacena el programa, o el conjunto de instrucciones, junto

con los datos. Usualmente, una instrucción consiste de la operación que tiene que ser realizada y una dirección en la memoria, donde los datos pueden ser encontrados.

•Dispositivos de Entrada y de Salida

Unidad Central de Procesamiento - CPU • Dirige las operaciones del sistema de computador • Conformado por:

– Unidad de Control ( UC )– Unidad Lógico Aritmética - ALU– Memoria Cache– Registros de Propósito Especial : Son ubicaciones de

almacenamiento de alta velocidad no disponibles directamente por el programador

• Contador de Programa ( Program Counter - PC )• Registro de Instrucción ( Instruction Register - IR )• Registro de Dirección de Memoria ( Memory Address Register - MAR )• Registro de Buffer de Memoria ( Memory Buffer Register - MBR )

– Registros de Propósito General : Son ubicaciones de almacenamiento de alta velocidad disponibles para uso de los programadores y sus aplicaciones

– Bus Interno • Traslada los datos dentro del CPU

• Bus Principal de Sistema: Constituyen la principal vía a través de la cual los datos se mueven entre diferentes componentes del sistema de computadora y se dividen en tres categorías:

– Bus de Datos: Los datos e instrucciones se mueven a través de este bus por lo que tiene un impacto directo en el rendimiento del sistema

• ISA (Industry Standard Architecture)

• PCI (Peripheral Component Interconnect)

• AGP (Advanced Graphic Port)

– Bus de Control: Mueve las señales de control entre los componentes

– Bus de Dirección: Conecta la CPU y la memoria principal. Basta colocar la dirección de la posición del dato en el “Bus de dirección” luego enviar una señal de control a la memoria por medio del “Bus de Control” para que este dato sea enviado al CPU por medio del “Bus de Datos”

• Memoria Primaria: Constituye el conjunto de ubicaciones de almacenamiento donde una “celda” o “palabra” puede ser almacenada para su posterior lectura.

– Memoria de Sólo Lectura ( Read Only Memory - ROM )

– Memoria de Acceso Aleatorio ( Random Access Memory - RAM )

• Dispositivos de Entrada – Dispositivos de entrada directa ( Comunicación humano - máquina )

• Teclado• Mouse

– Dispositivos de entrada indirecta (Comunicación máquina-máquina )• Cintas magnéticas• Discos compactos

• Dispositivos de Salida• Impresoras• Monitor

(La explicación de estas fases se verá más adelante) •Fase de Búsqueda de InstrucciónMAR = PC//Asegura la línea de control para realizar una “ READ ”MBR= Memory[MAR]PC = PC + 1

• Fase de Decodificación de InstrucciónIR = OPCODE - PART (MBR)N_OPERANDS = los operandos requeridos basados en IR

• Fase de Búsqueda de Operando(s)IR = MBR // obtiene la instrucción enteraMAR = First - Operand(IR) // coloca dirección del 1er operando// Asegura linea de control a “ READ ”MBR=Memory[MAR] //obtiene 1er operando en MBR// El segundo operando es un registro r1

• Fase de Ejecución

Ejecución Paralela de Instrucciones–Instrucción Única Dato Único ( Single Instruction Single Data - SISD )

• La organización de Von Neumann• CPU con múltiples unidades funcionales• CPU con organización canalizada

–Instrucción Única Datos Múltiples (Single Instruction Multiple Data - SIMD)

• Procesador Vectorial• Procesador de Arreglo

–Múltiples Instrucciones Datos Múltiples (Multiple Instruction Multiple Data MIMD )

• Sistemas multiprocesador con una sola memoria compartida• Sistemas multiprocesador, cada uno con su propia memoria local y además con

una sola memoria compartida

SISDSISD

SISDSISD

SIMDSIMD

SIMDSIMD

MIMDMIMD

Sistemas multiprocesador con unasola memoria compartida

Sistemas multiprocesador cada uno con su propia memoria local y una sola memoria compartida

RESUMEN• Explicar la organización de un sistema de computadora basado en

la máquina de Von Neumann

• Describir el ciclo de ejecución del CPU en un sistema de computadora

• Discutir las variaciones de una arquitectura simple de computadora que ayudan a alcanzar el paralelismo

• Discutir la arquitectura que contiene unidades multifuncionales

• Explicar las características de una arquitectura canalizada (pipelined architecture)

• Listar las características de los procesadores vectoriales y de los procesadores matriciales

• Describir algunas de las organizaciones básicas de un sistema multiprocesador