TRABAJO COLABORATIVO No. 2

UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO

JHON STIVEN ESPINOSA VELEZ

DIEGO ARMANDO PERDOMO

YINETH CECILIA GARCIA POLO

CURSO 301302 GRUPO 17

JESUS EMIRO VEGA

TUTOR

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BASICAS TECNOLOGIA E INGENIERIA

INGENIERIA DE SISTEMAS

ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

2010-04-30

MAQUINA DE NEUMANN VS MAQUINAS ACTUALES

Como paso previo al establecimiento de cualquier comparación, es importante primero considerar las características de los elementos a los cuales vamos a hacer referencia en este documento, el principal interés se centra en el funcionamiento de la maquina de Neumann específicamente en su unidad central de proceso.

Que describen el funcionamiento de la maquina de Neumann son:

• La maquina contaba con cinco elementos básicos:

La memoria

La unidad aritmético-lógica

La unidad de control

Los dispositivos de entrada y salida

Bus de datos

• Existía dentro de la unidad aritmético-logica un registro especial de 40 bits denominado acumulador que en la mayoría de las ocasiones contenía datos destinados al almacenamiento en memoria.

• La memoria era el lugar de almacenamiento tanto de datos como de instrucciones que se están ejecutando en un momento dado.

• El contenido de la memoria se direcciona por localidad, es decir por la posición que ocupa no por el tipo de datos.

• La ejecución de las instrucciones es secuencial. Después de una instrucción se ejecuta la ubicada en la siguiente posición de la memoria principal. No obstante, se puede modificar el orden de ejecución mediante instrucciones específicas.

• Solo se procesa una instrucción por vez. Cuando la memoria y los dispositivos de

entrada y salida hacen simultáneamente una solicitud a la CPU las cosas se complican bastante, uno de los dos debe esperar, este es el cuello de botella de la maquina de Neumann.

• La maquina no manejaba aritmética de punto flotante – Neumann consideraba que

cualquier matemático competente debía estar en capacidad de llevar la cuenta del punto decimal mentalmente.

En base a estas características ya identificadas de la maquina de Neumann, se tiene una visión mas clara, sobre que mejoras se han realizado en las computadoras que se crean actualmente, tanto en funcionamiento proporcionando métodos mas eficientes para la manipulación de la información como en interactividad con los usuarios, pues las primeras maquinas incluyendo la de Neumann tenían una interfaz poco amigable que requería amplios conocimientos tanto de informática como de electrónica para operarla.

Las computadoras actuales, se diferencian de la maquina de Neumann en:

• La existencia de buses especializados en el transporte de datos específicos para mejorar el intercambio de los datos.

• Se incorporo la unidad de punto flotante o mas conocido como coprocesador matemático, que se encarga específicamente de las operaciones de este tipo.

• Se desarrollaron las memorias cache, memorias de acceso ultra-rápido, lo cual significo un avance significativo frente al antiguo manejo de memoria. Esto soluciono otro inconveniente que poseía la maquina de Neumann pues la interacción memoria-CPU causaba muchas dificultades.

• Se crearon los ordenadores multiprocesador, así actualmente se cuenta con computadoras de hasta 1 millón de procesadores. Esto era un problema latente en la maquina de Neumann pues solo se contaba con un procesador que manejaba una instrucción por vez.

• Se agrego la característica de procesamiento paralelo, esta facilito mucho el

manejo de varias instrucciones en simultáneo, además se le introdujo la posibilidad de ejecución fuera de orden.

• Se agregaron los pipelines, unidades de calculo especializadas, así por ejemplo un

procesador puede contar con 1 o varias Integer pipelines (para el calculo con valores enteros) y 1 o varias float point pipelines (para cálculos con coma flotante).

• Se agrego a la CPU el manejo de interrupciones, lo cual facilito la comunicación de

los periféricos con la CPU, así cuando un periférico necesita de un servicio, efectúa una solicitud al microprocesador para que este suspenda el programa en ejecución y ejecute la rutina de servicio de interrupción.

• A las nuevas maquinas se les proporcionaron métodos que dotaran de cierta

seguridad las operaciones que se realizaban, uno de estos son las excepciones. Las excepciones se dan cuando el procesador intenta ejecutar una instrucción incorrectamente construida, como divisiones por cero etc... de este modo la unidad de control identifica la instrucción que no se puede ejecutar e inmediatamente envía una excepción al sistema operativo que le permita abortar la operación.

A pesar de estos cambios, los ordenadores actuales se siguen diseñando bajo la arquitectura Neumann, solo unos pocos tratan con otras arquitecturas como la Harvard y demás, pero son casos específicos, generalmente destinados al campo científico.

EJERCICIOS -- ARITMETICA DEL PROCESADOR

1. Convertir el 33214 :

a) Decimal

b) Binario.

a) Decimal

43 * 3 192

42 * 3 48

41 * 2 8

40 * 1 1

249

24910

b) Binario.

Cociente Resto

249 = 124 * 2 1

124 = 62 * 2 0

62 = 31 * 2 0

31 = 15 * 2 1

15 = 7 * 2 1

7 = 3 * 2 1

3 = 1* 2 1

111110012

2. Encontrar el equivalente de 112304

a) Decimal.

b) Binario.

a) Decimal.

44 * 1 256

43 * 1 64

42 * 2 32

41 * 3 12

40 * 0 0

364

36410

b) Binario.

Cociente Resto

364 = 182 * 2 0

182 = 91 * 2 0

91 = 45 * 2 1

45 = 22 * 2 1

22 = 11 * 2 0

11 = 5 * 2 1

5 = 2 * 2 1

2 = 1 * 2 0

1011011002

3. Encontrar el equivalente de 57438

a) Decimal.

b) Binario.

a) Decimal.

83 * 5 2560

82 * 7 448

81 * 4 32

80 * 3 3

3043

304310

b) Binario

Cociente Resto

3043 = 1521 * 2 1

1521 = 760 * 2 1

760 = 380 * 2 0

380 = 190 * 2 0

190 = 95 * 2 0

95 = 47 * 2 1

47 = 23 * 2 1

23 = 11 * 2 1

11 = 5 * 2 1

5 = 2 * 2 1

2= 1 * 2 0

1011111000112

4. Hallar el equivalente en decimal y binario de 43218.

Decimal:

83 * 4 2048

82 * 3 192

81 * 2 16

80 * 1 1

2257

225710

Binario:

Cociente Resto

2257 = 1128 * 2 1

1128 = 564 * 2 0

564 = 282 * 2 0

282 = 141 * 2 0

141 = 70 * 2 1

70 = 35 * 2 0

35 = 17 * 2 1

17 = 8 * 2 1

8 = 4 * 2 0

4 = 2 * 2 0

2 = 1 * 2 0

1000110100012

5. Hallar el equivalente de la expresión FEC716

a) En decimal.

b) En binario.

FEC716 = 1111-1110-1100-0111 >> 111111101100011110

1*20 = 1

1*21 = 2

1*22 = 4

0*23 = 0

0*24 = 0

0*25 = 0

1*26 = 64

1*27 = 128

0*28 = 0

1*29 = 512

1*210 = 1024

1*211 = 2048

1*212 = 4096

1*213 = 8192

1*214 = 16384

1*215 = 32768 >> 6522310

6. Hallar la suma y de los resultados en sistema decimal y binario de:

5248 + 6458

5248 a decimal = 34010

6458 a decimal = 42110

Convertir de decimal a binario

34010 = 101010100

42110 = 110100101

Sumas de decimales

34010 + 42110 = 76110

Sumas de binarios

1

1 0 1 0 1 0 1 0 0

+ 1 1 0 1 0 0 1 0 1

1 0 1 1 1 1 1 0 0 1

7. Encontrar la suma de:

DEAC16 + BEBF16

F+C = (15+12) = 27 – 16 = 11 R=1

B+A = (11+10+1) = 22 – 16 = 6 R=1

E+E = (14+14+1) = 29 – 16 = 13 R=1

B+D = (11+13+1) = 25 – 16 = 9 R=1

11 = B

6 = 6

13 = D

9 = 9

1 = 1

DEAC16 + BEBF16 = 19D6B16

DEAC16 = 5700410

BEBF16 = 4883110

5700410 + 4883110 = 105.83510

8. Convertir a BCD el número decimal 7245.

0111 0010 0100 0101BCD (7-2-4-5)

9. Pasar al código BCD el 623210

0110 0010 0011 0010BCD (6-2-3-2)

10. Determinar el valor decimal del número binario con signo expresando en

Complemento a 2: 110001012

110001012

C1 = 001110102

+ 1

C2 = 001110112

1 * 1 = 1

1 * 2 = 2

0 * 4 = 0

1 * 8 = 8

1 * 16 = 16

1 * 32 = 32

0 * 64 = 0

0 * 128 = 0

5910

BIBLIOGRAFIA

• Modulo Arquitectura de computadores, UNAD 2008

• http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_von_Neumann

• http://html.rincondelvago.com/modelo-de-von-neumann.html

• http://agamenon.uniandes.edu.co/museo/pag43a.htm

• http://www.monografias.com/trabajos28/arquitectura-von-neumann/arquitectura-von-neumann.shtml

• http://www.slideshare.net/jcmoreno/22-maquinade-von-neumann

• http://platea.pntic.mec.es/~lgonzale/tic/binarios/aritmetica.html