memorias2

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MemoriasMemoriasLección 2Lección 2

Organización Organización de de

ComputadorasComputadoras

Lic. Javier Lic. Javier Monge R.Monge R.

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Principios de las memorias

Una unidad de memoria almacena información en grupos llamados PALABRAS. Una palabra en memoria es una entidad de bits que entran y salen del espacio de almacenamiento como una unidad.

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Líneas de comuncación

La comunicación entre una memoria y su entorno se realiza a través de:

Líneas de I/O Líneas de selección de direcciones y Líneas de control que especifican la

dirección de transferencia.

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Diagrama de bloque de una unidad de memoria

Unidad de memoria

2K palabras

n bits por palabra

N líneas de entrada de datos

N líneas de salida de datos

K líneasDe dirección

Lectura

Escritura

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buses

Un microprocesador se conecta a las memorias y dispositivos de I/O mediante estructuras de bus.

Bus de Direcciones: permite al microprocesador direccionar a la memoria.

Bus de datos: transfiere los datos entre el procesaros, las memorias y los dispositivos de I/O .

Bus de Control: permite al microprocesador controlar la temporización y la transferencia de datos entre los distintos componentes.

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Líneas de entradas /Líneas Salida

Las n líneas de entradas de datos proporcionan la información que se almacenará en la memoria y las n líneas de salida de datos proporcionan la información que sale de la memoria .

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Tipos de Operación sobre la memoria

Escritura: Coloca los datos en una posición específica de la memoria, borrando cualquier contenido que se encuentre en la dirección.

Lectura: extrae los datos de una dirección específica de memoria, no borra el contenido de la celda de memoria.

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Operación de escritura

101

Reg. Dirección

DECODIFICADOR

Bus deDirecciones

01234567

MEMORIA10101100

Reg. datos

Bus deDatos

12

W3

10101100

9

Operación de lectura

111

Reg. Dirección

DECODIFICADOR

Bus deDirecciones

01234567

MEMORIA10101100

Reg. datos

Bus deDatos

13

R2

10101100

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Líneas de direcciones k

Especifican la palabra elegida entre las muchas disponibles.

Cada palabra en la memoria recibe una dirección que la identifica. Las direcciones

van de 2O hasta 2K-1 , donde k es el número de líneas de dirección. Un decodificador integrado a la memoria se encarga de selccionar la palabra especifica.

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Ejemplo de unidad de memoria

Considere una memoria de 1K x 8, de lo anterior se tiene que la memoria tiene 210 ,o sea, tiene 1024 direcciones, y si el contenido de la memoria es de 8 bits o sea 1 palabra, en consecuencia, se tiene una memoria que puede almacenar 1024 palabras o sea, su capacidad es de 1kbytes

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Diagrama de bloques de memoria

m x nBus direccionesW/R

E/D

10101010Buffer de I/O

PA

LAB

RA

Bits

x P

ALA

BR

A

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Ejemplo de unidad de memoria

Se tiene una memoria de

32 K x 8Cantidad dedirecciones

Cantidad debits

14

¿Calcule las líneas de datos ¿Calcule las líneas de dirección? Calcule la capacidad de memoria?

32 K x 16Cantidad dedirecciones

Cantidad debits

15

¿Calcule las líneas de datos?

Son las líneas necesarias para transferir los datos del buffer a la memoria o viceversa.

R/ 16 líneas de datos

16

¿Calcule las líneas de dirección?

32 * 1024 = 3276815 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0

32768 16384 8192 4096 2048 1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1

2 15 se necesita un busde 15 líneas

17

Calcule la capacidad de la sigt. memoria

32 K x 1632 *1024*16524288bit/8/102464 Kbyte

18

¿Calcule las líneas de datos ¿Calcule las líneas de dirección? Calcule la capacidad de memoria en

Mb?

2 K x 8Cantidad dedirecciones

Cantidad debits

19

¿Calcule las líneas de datos?

Son las líneas necesarias para transferir los datos del buffer a la memoria o viceversa.

R/ 8 líneas de datos

20

¿Calcule las líneas de dirección?

2 * 1024 = 2048

se necesita un busde 11 líneas

11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 02048 1024 512 256 128 64 32 16 8 4 2 1

21

Calcule la capacidad de la sigt. memoria

2 K x 82048*816384bit/8/10240.001953125 Mbyte

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Uso de memorias en bloques

2K x 8 2K x 8 2K x 8

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¿Calcule las líneas de datos ¿Calcule las líneas de dirección? Calcule la capacidad de memoria en

kb?

Para tres bloques de

2 K x 8Cantidad dedirecciones

Cantidad debits

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¿Calcule las líneas de datos?

Son las líneas necesarias para transferir los datos del buffer a la memoria o viceversa.

R/ 8 líneas de datos

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¿Calcule las líneas de dirección?

se necesita un bus de 13 líneas, 11 para direccionar Las palabras de cada bloque,Y dos para direccionar cada bloque

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Uso de memorias en bloques

Bloque 12K x 8

0

1023

Bloque 22K x 8

0

1023

Bloque 32K x 8

0

1023

00 =bloque 101=bloque 210=bloque 3

BusDir.11

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Calcule la capacidad de la sigt. memoria

2 K x 8*349152 bit/8/10246 kbyte

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ADMISTRACIÓN DE LA MEMORIA CACHE

La característica básica de la CACHE es su rápido acceso. La ubicación de datos de la memoria principal a la memoria cache se conoce como proceso de mapeo.

Mapeo Asociativo

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Memoria principal de 32 K x 8

Cache512 x 8

CPU

30

La memoria principal puede alojar 32K palabras de 8 bits. La cache aloja 512 palabras de 8 bits. Para toda palablra almacenada en cache hay una en la memoria principal. La Cpu se comunica con ambas memorias. La CPU envía una dirección de 15 bits a la cache, si hay acierto, se acepta la palabra de datos de 8 bits de la cache, si no, lee la palabra de la mempria principal y coloca, además, la palabra en la CACHE.

31

Mapeo AsociativoDirección de la CPU 15 bits

REGISTRO DE ARGUMENTOS

000011110101010 11110000000011110101111 00001111000011110101011 10101010

DIRECCION DATOS

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Manejo de la Memoria Virtual

Se emplea para dar la sensación de que se tiene una memoria más grande a disposición, aunque en realidad no es así. Un sistema de memoria virtual ofrece un mecanismo para trasladar direcciones generadas por el programa a dispositivos de HW, que almacenan temporalmente los datos, hasta que estos sean requeridos y vueltos a cargar en memoria principal.

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CONFIGURACION BÁSICA

LAS MEMORIAS

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ROMRAM

CACHE

35

Esquema de Registros del CPU

Unidad de control / UAL

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REGISTROS

37

Registros

Almacenamiento temporal dentro de la CPU para datos de uso inmediato.

El tamaño y número de los registros determina la velocidad y desempeño del procesador.

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Registros Contador de Programa (PC)

– Almacena la dirección de la próxima instrucción a ser ejecutada

Registro de Direcciones (AR) – Almacena la dirección de la instrucción actual mientras

es decodificada/ejecutada.

Registro de Datos (DR)– Almacena el dato que se está procesando.

Registro de Instrucciones (IR) – Almacena la instrucción actual mientras es

decodificada/ejecutada.

Acumulador (ACC) – Almacena el resultado de las operaciones de la ALU.

39

Registros

Registros de uso general:– AX, BX, CX, DX

Ayudan a realizar operaciones matemáticas y en la transmisión de datos dentro del procesador.

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ESQUEMA DEL CPURegistros

41

Diferencias entre los procesadores

Set de instrucciones: operaciones, modos de direccionamiento

Registros: tamaño, número Bus de direcciones: tamaño (número de

bits) Bus de datos: tamaño Bus de control: funciones Velocidades del reloj Velocidades: MHz, MIPS, FLOPS

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Dispositivos de Dispositivos de Entrada/SalidaEntrada/Salida

43

Cada dispositivo tiene una dirección en memoria para E/S

La dirección sólo utiliza un dispositivo a la vez, sino ocurren conflictos.

Ejemplos: 0040-0043 Cronómetro 0060-0064 Teclado 0238-023B Mouse 0378-037F Impresora

Cada dispositivo tiene una dirección en memoria para E/S

La dirección sólo utiliza un dispositivo a la vez, sino ocurren conflictos.

Ejemplos: 0040-0043 Cronómetro 0060-0064 Teclado 0238-023B Mouse 0378-037F Impresora

Direccionamiento

44

Se utilizan para solicitar la atención del CPU.

Cada una de las líneas del bus de control indica una interrupción.

Las líneas menores tienen mayor prioridad que las mayores (La 1 se atenderá antes que la 10).

Ejemplo: el teclado (IRQ 1) siempre se atiende antes que el disco duro (IRQ 7 ).

Se utilizan para solicitar la atención del CPU.

Cada una de las líneas del bus de control indica una interrupción.

Las líneas menores tienen mayor prioridad que las mayores (La 1 se atenderá antes que la 10).

Ejemplo: el teclado (IRQ 1) siempre se atiende antes que el disco duro (IRQ 7 ).

Interrupciones

45

Llamados interfaces, puertos o adaptadores.

Permiten la comunicación entre los distintos dispositivos y el CPU.

Aislan el equipo de los programas Convierten datos de un formato a otro. Ej: Cod. Fuente a Cod. Objeto

Llamados interfaces, puertos o adaptadores.

Permiten la comunicación entre los distintos dispositivos y el CPU.

Aislan el equipo de los programas Convierten datos de un formato a otro. Ej: Cod. Fuente a Cod. Objeto

Controladores

46

Serial:Serial: (machos) Se transmiten los bits uno tras otro. Comunicación hacia afuera de la computadora.

Es lento pero en distancias largas es mejor. Capaz de transmitir hasta 112 kilobits por

segundos Paralelo:Paralelo: (hembras)

Se transmiten los bits en grupos Comunicación dentro de la computadora

depende del tamaño de palabra. Afuera depende de las líneas del medio de

transmisión. Capaz de transmitir entre 600 Kb/s a 1,5 Mb/s

Serial:Serial: (machos) Se transmiten los bits uno tras otro. Comunicación hacia afuera de la computadora.

Es lento pero en distancias largas es mejor. Capaz de transmitir hasta 112 kilobits por

segundos Paralelo:Paralelo: (hembras)

Se transmiten los bits en grupos Comunicación dentro de la computadora

depende del tamaño de palabra. Afuera depende de las líneas del medio de

transmisión. Capaz de transmitir entre 600 Kb/s a 1,5 Mb/s

Interfaces

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Puerto USB:Puerto USB: (Universal Serial Bus) Las tarjetas madres o motherboard modernos, cuentan con dos conectores USB, a los cuales se les puede conectar a su vez los llamados concentradores o hub USB que hacen posible poder conectar hasta 127 dispositivos a un único puerto USB.

Capaz de transmitir 1,5 Megabits por segundos (teclados, mouse) y 12 Megabits por segundo (Cd Rom, parlantes, modem, etc.)

Puerto USB:Puerto USB: (Universal Serial Bus) Las tarjetas madres o motherboard modernos, cuentan con dos conectores USB, a los cuales se les puede conectar a su vez los llamados concentradores o hub USB que hacen posible poder conectar hasta 127 dispositivos a un único puerto USB.

Capaz de transmitir 1,5 Megabits por segundos (teclados, mouse) y 12 Megabits por segundo (Cd Rom, parlantes, modem, etc.)

Interfaces