1. Cuales son los componentes principales de un computador

Existen cuatro componentes estructurales principales:

Unidad Central de procesamiento (CPU): Controla el funcionamiento del computador y se encarga del procesamiento de datos.

Memoria principal: Almacena Datos

E/S : Transfiere datos entre el computador y el entorno externo

Sistema de Interconexin: proporciona la comunicacin entre la CPU, memoria principal y la E/S.2. Que es un computador de programa almacenado?Un computador de programa almacenado es el que almacena las instrucciones del programa en la memoria electrnica o memoria principal . Con frecuencia la definicin es extendida con el requerimiento de que el tratamiento en memoria de datos y programas sea intercambiable o uniforme

3. Como se le llama el componente de la CPU que entrega datos o instrucciones a la unidad aritmtico lgico

Interconexiones CPU: son los mecanismos que proporcionan comunicacin entre la unidad de control, la ALU y los registros4. Cuales son las cuatro funciones bsicas que realiza un computador

Existen cuatro funciones bsicas que un computador puede llevar a cabo: Procesamiento de datos Almacenamiento de datos Transferencia de datos Control5. A nivel de circuito integrado. Cuales son los son los componentes principales de un computador?

Unidad de procesamiento (CPU)

Unidad de almacenamiento(Memoria)

Sistema de interconexin o Unidad de transferencia (Buses)

6. Cul es la caracterstica clave para diferenciar un microprocesador de otro?

Conjunto de instrucciones similar o idntico.

Sistemas Operativos similares o idnticos.

Velocidad creciente.

Nmero creciente de los puertos de entrada/Salida.

Tamao de memoria creciente.

Costo creciente.

7. Porque es importante la asignatura de arquitectura y organizacin de computadoras para los estudiantes de la informtica

EL computador es el corazn de la informatica.Todos los estudiantes de informtica deben en cierta medida comprender y valorar los componentes funcionales de un computador, sus caractersticas, su funcionamiento e interacciones. Una buena comprensin de estos conceptos ser util en otras reas de estudio y en un futuro laboral. 8. Nombre al menos tres puntos claves que han permitido la evolucin de los computadores

Incremento en la velocidad del procesador (menor distancia mayor velocidad)

Disminucin en tamao de componentes (multiprocesadores)

Aumento de capacidad memoria (8GB)

Aumento velocidad de entrada salida (puertos USB)

Velocidad procesador > tiempo acceso memoria (memoria cache)

9. Cual fue la estructura bsica del computador de primera generacin de Voon Neuman

Estructura: Memoria Principal (datos, instruciones)

ALU (operaciones binarias)

UNIDAD DE CONTROL (interpreta instruciones y ejecuta)

UNIDAD E/S

10. En la maquina IAS para q se utilizaban los registros MAR MBR IR y AC

Registro temporal de memoria(MBR, memory buffer register): contiene una palabra que debe ser almacenada en la memoria o es usado para recibir una palabra procedente de la memoria Registro de direccin de memoria (MAR;Memory Address Register): especifica la direccin en memoria de la palabra que va a ser escrita o leida en MBR

Registro de instruccin (IR, Instruction Register): contiene los ocho bits del cdigo de operacin de la instruccin que se va a ejecutar

Registro temporal de instruccin (IBR, Instruction Buffer Register): empleado para almacenar temporalmente la instruccin contenida en la parte derecha de una palabra en memoria.

Contador de Programa (PC, Program Counter): contiene la direccin de la prxima pareja de instrucciones que van a ser captadas de la memoria

Acumulador (AC) y Multiplicador de cociente (MQ, Multiplier Quotient): Se emplean para almacenar operandos y resultados de operaciones de la ALU temporalmente. Por ejemplo, el resultado de multiplicar dos nmeros de cuarenta bits es un nmero de ochenta bits; los cuarenta bits significativos se almacenan en el AC y los menos significativos en el MQ.11. Que dispositivo electrnico hizo caracterstico a las computadoras de segunda generacin

SEGUNDA GENERACION: LOS TRANSISTORES (Laboratorios Bell 1947)Ms pequeo, mas barato, disipa menos calor, dispositivo solido hecho con silicio.

Comercial al final de los 50

Series IBM 700 y 700012. Los circuitos integrados se utilizaron en los computadores de primera segunda o tercera generacin

TERCERA GENERACION: LOS CIRCUITOS INTEGRADOS (1958) Revoluciona la electrnica y nace la microelectronica

Componentes mas pequenos y mas rapidos

1964 IBM lanza Sistema/360.

13. Nombre dos componentes electrnicos que forman parte de las computadoras de ultima generacin

Memoria Semiconductora (chips de circuitos integrados)

Capacidad 256 bits

Maquinas mas pequenas y rapidas

Memorias semiconductoras de 1k, 4k, 16k, 64k, 256k, 1M, 4M, 16M, 64M, 256M.

Ahora 1Gbit en un solo Chip

Microprocesadores (1971 )

Todos los componentes del CPU en un solo Chip (UC,ULA, Registros, Interconexion).

14. Explique porque los computadores ofrecen mejores prestaciones con forme avanza el tiempo

El precio de los computadores contina cayendo ao tras ao, mientras sigue creciendo su capacidad y prestaciones (potencia) Las aplicaciones domsticas y de oficina cada vez requieren ms potencia: procesamiento de imgenes, reconocimiento del habla, vdeo-conferencias, aplicaciones multimedia, almacenamiento de ficheros con voz y vdeo, etc. Servidores para grandes volmenes de transacciones y procesamiento de bases de datos en redes cliente servidor. Sin embargo, los bloques bsicos de los computadores de hoy son prcticamente los mismos que los de los computadores de hace casi 50 aos (IAS) Las tcnicas para sacar el mximo rendimiento de los componentes se han vuelto cada vez ms sofisticadas15. Conforme mejoran los componentes principales de un computador porque debe existir un equilibrio en sus prestaciones

Existe una desigualdad de prestaciones entre microprocesador y memoria principal. Si la memoria no logra mantener las demandas del procesador, este se detieneComputadores ms rpidos demanda perifricos E/S ms rpidos16. Enumere dos aspectos principales que a futuro permitirn mayor velocidad de procesamiento

Incrementar ancho de palabra 64 bits Incluir cache u otro esquema de almacenamiento temporal en memoria principal Aumentar tamao y velocidad de caches entre procesador y memoria principal para reducir la frecuencia de acceso a MP. Incrementar ancho de banda, usando buses ms rpidos17. Explique cmo trabajan los registros principales de la CPU en el esquema de componentes de alto nivel

Dentro de la CPU hay un conjunto de registros que ofrecen un nivel de memoria ms rpido y pequeo que la memoria principal. Registros visibles al usuario. Registros de control y de estado.El registro visible al usuario es aquel que puede ser referenciado por medio del lenguaje maquina que ejecuta el procesador; accesible a todos los programas tanto los de aplicacin como los del sistema; los registros normalmente disponibles son: Registro de datos. Registros de direccin.El procesador lee una instruccin de la memoria (se incrementa el PC).La instruccin se carga en un registro del procesador (IR) Procesador- memoria: Se transfieren datos a memoria o viceversa. Procesadro-E/S: Se transfieren datos desde o hacia un dispositivo de periferico(entre el procesador y un modulo de E/S). Tratamiento de datos: El procesador realiza alguna operacin aritmtica o lgica sobre los datos. Control: La instruccin pide se altere la secuencia de ejecucinLa figura muestra estos componentes de alto nivel y sugiere las interacciones entre ellos. Tpicamente, la CPU se encarga del control, intercambia datos de direcciones de memoria (MAR, Memory Address Register), que especifica la direccin en memoria de la prxima lectura o escritura, y un registro para datos de memoria (MBR, Memory Buffer Register), que contiene el dato que se va a escribir en memoria donde se escribe el dato que se va a leer en memoria. Igualmente, un registro para datos E/S (E/SAR, E/S Address Register) especifican un dispositivo E/S. Un registro para datos de E/S (E/S BR, E/S Buffer Register) se utiliza para intercambiar datos entre un modulo de E/S y la CPU.

Un modulo de memoria consta de un conjunto de posiciones, designadas por direcciones numeradas secuencialmente. Cada posicin contiene un nmero binario que puede ser interpretado como una instruccin o como un dato. Un modulo E/S transfiere datos desde los dispositivos externos a la CPU y a la memoria, y viceversa. Contiene los registros (buffers) internos para almacenar los datos temporalmente, hasta que puedan enviarse.Tras esta breve descripcin de los principales componentes, revisaremos como funcionan estos cuando ejecutan programas.

18. El siguiente formato de palabra es de 16 bits, complete e identifique cada formato

1. PALABRA INSTRUCCION

2. PALABRA NUMERO

Bit de signo

19. Enumere cuatro registros que son visibles al programador de bajo nivel

AX BX CX DX IP .. etc etc

20. Explique los 4 tipos de instrucciones que ejecuta el procesador

CPU-Memoria Transferir datos del CPU a la memoria o viceversa.

CPU-E/S Transferir datos a o desde el exterior mediante transferencias entre el CPU y un mdulo de E/S.

Procesamiento de datos El CPU debe realizar alguna operacin aritmtica o lgica con los datos.

Control Alteracin de la secuencia de ejecucin.21. De una explicacin corta del diagrama de estados del ciclo de una instruccin

22. En interrupciones que significa para usted una interrupcin del programa y una interrupcin de estrada salida

Programa Generada por alguna condicin como resultado de la ejecucin de una instruccin (desbordamiento, divisin por cero, instruccin no existente o acceso fuera del espacio de memoria). E/S Generada por un controlador de E/S para indicar fin de operacin sin error o avisar una condicin de error.23. Enumere y defina brevemente dos aproximaciones para gestionar las instrucciones multiplesDesactivar las interrupciones mientras se est procesando una interrupcin.Definir prioridades para las interrupciones y permitir que una interrupcin de prioridad ms alta pueda interrumpir a un gestor de interrupcin de prioridad menor

24. explique el esquema de una interrupcin con espera de entrada salida corta

25. Que entiende por sistema de interconexin o bus?

Un bus es un mecanismo de interconexin entre distintas unidades funcionales o modulos.

Medio de transmisin compartido

Est compuesto por varias lneas o caminos de comunicacin donde cada lnea es capaz de transmitir seales binarias 1 o 026. Cuales son los tres componentes que comunica un sistema de interconexin.

Una computadora est constituida por un conjunto de unidades o mdulos de 3 tipos elementales (CPU, memoria y E/S) que se comunican entre s.

El conjunto de lneas que conectan los diversos mdulos se denomina estructura de interconexin. El diseo de la estructura depende de los intercambios que se deban producir. Memoria Est constituido por palabras de la misma longitud, a cada una de ellas se le asigna una nica direccin numrica (0,1,,N-1). El tipo de operacin se indica mediante senales de control Read (Leer) y Write (escribir) Mdulo de E/S Funcionalmente es similar a la memoria. Hay dos tipos de operaciones (lectura y escritura), puede controlar ms de un dispositivo externo (port o puerto) y a c/puerto se le asiganuna dir (0,1,,N-1). CPU Lee instrucciones y datos, escribe datos una vez que los ha procesado, y utiliza ciertas seales para controlar el funcionamiento del sistema. 27. Que tipos de transferencia debe permitir la estructura de interconexin

Memoria CPU CPU Memoria E/S CPU CPU - E/S Memoria - E/S y vicersa.28. Explique a que se refieren los siguientes tipos de transferencias 1)CPU a memoria 2)entrada a salida CPU

La estructura de interconexin debe dar cobertura a los siguientes tipos de transferencias: Memoria CPU: El CPU lee una instruccin o dato desde la memoria. CPU Memoria: El CPU escribe un dato en la memoria. E/S CPU: El CPU lee datos de un dispositivo de E/S a travs de un mdulo de E/S. CPU - E/S: El CPU enva datos al dispositivo de E/S. Memoria - E/S y viceversa: El modulo de E/S puede intercambiar datos directamente con la memoria, sin pasar por el procesador , utilizando acceso directo a memoria (DMA).29. Explique las lineas que forman parte del modulo de E/S del esquema modulos del computador .

30. Grafique un esquema de bus que represente una arquitectura de altas prestaciones y explique el bus de alta velocidad y el bus de expansin?

Sencillamente los dispositivos de lta velocidad son los que utilizan el bus de alta velocidad aqu se desarrollan los modulos de videos LAN etc

Los Dispositivos lentos se encuentran en el bus de expansin como el fax modem etc. Adems debe existir un interfaz que adapte el trfico entre estos dos buses.

31. El bus que conecta el CPU con la memoria se conoce como ........

El bus principal es el Bus del sistema, que conecta CPU con memoria y con mdulos de E/S32. Cuando se transmite varias bit en varias lineas al mismo tiempo se conoce como transmisin........

Transmision en Paralelo Es un bus en el cual los datos son enviados por bytes al mismo tiempo, con la ayuda de varias lneas que tienen funciones fijas33. Qu ventajas tiene una arquitectura de varios buses frente a otra de un nico bus?

La de varios busses permite tener una velocidad mas rpida siempre y cuando el procesador se encuentre al mismo nivel tecnolgicos que los buses

Ademas permite realizar actividades con menos recursos y optimizndo el tiempo ya que mayor velocidad menos tiempo

34. Ejercicios.Use el siguiente esquema que indica las direciones de las instrucciones y datos de memoria RAM

Las instrucciones para la maquina hipottica son las siguientes:

0001 = Cargar AC desde memoria

0010 = almacenar AC en memoria

0101 = restar a AC un dato de memoria

0011 = Cargar AC desde E/S

0111 = Almacenar AC en E/S

Nota: usar para la ejecucin solo los registros PC, AC, IR.

Programa 1: Restar el contenido de la palabra de memoria de la direccin 940 con el contenido de la palabra de memoria 941y almacene el resultado en la ultima posicin. Luego cargar AC desde el dispositivo 5, sumar a AC el contenido de la direccion 940 y finalmente almacenar AC en el dispositivo 6. Asumir que el valor obtenido desde el dispositivo 5 es 0004.Nota: usar para la ejecucin solo los registros PC, AC, IR. 1001= sumar al contenido de AC1940

5941

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0003

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3.-

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4.

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5.1940

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5.

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6.

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306

0007

7006

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0007

Programa 2: Multiplicar el contenido de la palabra de memoria de la direccin 940 con el contenido de la palabra de memoria 941y almacene el resultado en la ltima posicin.

Nota: usar para la ejecucin los registros PC, AC, MAR,MBR,IR.

0001= Cargar a AC un dato de memoria

0011= Multiplicar al valor de AC

0101= Almacenar el contenido de AC en memoria

1.

1940

3941

5941

300

0003

0002

2-

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3941

5941

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0003

1940

0003

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3.1940

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302

0006

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3941

0003

0002

4.

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3941

5941

303

0006

941

0006

5941

0003

0006

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PC

AC

IR

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IR

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PC

AC

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MBR

IR

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