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1
MemoriasMemoriasLección 2Lección 2
Organización Organización de de
ComputadorasComputadoras
Lic. Javier Lic. Javier Monge R.Monge R.
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2
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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3
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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4
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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5
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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6
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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7
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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8
Operación de escritura
101
Reg. Dirección
DECODIFICADOR
Bus deDirecciones
01234567
MEMORIA10101100
Reg. datos
Bus deDatos
12
W3
10101100
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9
Operación de lectura
111
Reg. Dirección
DECODIFICADOR
Bus deDirecciones
01234567
MEMORIA10101100
Reg. datos
Bus deDatos
13
R2
10101100
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10
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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11
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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12
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
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¿Calcule las líneas de datos ¿Calcule las líneas de dirección? Calcule la capacidad de memoria?
32 K x 16Cantidad dedirecciones
Cantidad debits
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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
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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
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17
Calcule la capacidad de la sigt. memoria
32 K x 1632 *1024*16524288bit/8/102464 Kbyte
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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
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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
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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
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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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23
¿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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26
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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29
Memoria principal de 32 K x 8
Cache512 x 8
CPU
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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.
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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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34
ROMRAM
CACHE
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35
Esquema de Registros del CPU
Unidad de control / UAL
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36
REGISTROS
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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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38
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.
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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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40
ESQUEMA DEL CPURegistros
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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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42
Dispositivos de Dispositivos de Entrada/SalidaEntrada/Salida
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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
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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
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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
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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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47
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