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Objetivos Generales
Describir las partes internas de la computadoras dando el enfoque del modelo Pequeño Hombre computadora
Describir la forma en que se procesan los datos en el modelo Pequeño Hombre Computadora.
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INTRODUCCIÓN
El poder de la computadora no proviene de su complejidad, sino de su capacidad de efectuar operaciones simples a gran velocidad.
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INTRODUCCIÓN
Se utiliza el modelo pequeño hombre computadora, que lo creó el Dr. Stuart Madnick en el MIT durante 1965, con fines pedagógicos.
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INTRODUCCIÓN
Todas las operaciones de la computadora se reduce a un numero de instrucciones para que se pueda entender como maneja los datos internamente la PC.
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INTRODUCCIÓN
Todas las operaciones de la computadora se reduce a un numero de instrucciones para que se pueda entender como maneja los datos internamente la PC.
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DISEÑO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA
00 500
01 199
02 500
…
97
97
98
99 123
Cesto de Entrada
Cesto de Salida
Pequeño Hombre
Computadora
123 Calculadora
Buzones
Botón de reinicio
05
Contador de ubicación de instrucciones
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El modelo consta de una sala de correo, en donde existen una serie de 100 buzones de correo, numerados con una dirección que va del 00 al 99.
Cada buzón esta diseñado para alojar una tira de papel, donde esta escrito un número decimal de tres dígitos.
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En contenido de un buzón no es lo mismo que su dirección.
Además, existe una calculadora que sirve para introducir y conservar temporalmente números, así como para restar y sumar.
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Hay un contador manual de dos dígitos del tipo que permite hacer un clic para incrementar el conteo.
Su botón de reinicio se encuentra fuera de la sala de correo. A este contador lo llamaremos contador de ubicación de instrucciones.
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Fuera del interruptor de reinicio en el contador manual, las únicas interacciones entre el Pequeño Hombre Computadora y el ambiente son un cesto de entrada y uno de salida.
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Un usuario fuera del salón de correo puede comunicarse con el Pequeño Hombre Computadora dejando en el cesto de entrada un trozo de papel de tres dígitos, para que lo lea en le momento más conveniente.
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Advierta que toda comunicación entre el Pequeño Hombre Computadora y el mundo externo, así como en el interior de la sala de correo, se lleva a cabo utilizando números de tres dígitos.
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Para que el PHC funciones se ha inventado un grupo de instrucciones que puede realizar. Cada instrucción consta de un solo dígito. Emplearemos el primer dígito para indicar que operación realizar.
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En algunos casos la operación requerirá que utilice un buzón para guardar o recuperar datos. Como solo se utiliza un dígito para la operación, se utiliza los restantes dígitos para indicar la dirección correspondiente
FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
COMPUTADORA
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FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
COMPUTADORA
Instrucción Dirección del buzón
3 2 5
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LOAD: código de operación 5. STORE: código de operación 3. ADD: código de operación 1. SUBTRACT: código de operación 2. INPUT: código de operación 9,
dirección 01. OUTPUT: código de operación 9 ,
dirección 02. HALT: código de operación 0.
FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
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Instrucción LOAD.- Se dirige a la dirección
especificada en la instrucción. Lee el contenido de la
dirección. Va a la calculadora. Perfora el número. Introduce el número.
FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
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Instrucción STORE.- Se dirige a la calculadora. Lee el número de la
calculadora. Lo anota en un papel. Lo pone en el buzón cuya
dirección se especifico como parte de la instrucción.
FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
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Instrucción ADD.- Se dirige a la dirección
especificada en la instrucción. Lee el contenido de la
dirección. Va a la calculadora. Lo suma al valor contenido en
la calculadora.
FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
COMPUTADORA
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Instrucción SUBTRACT.- Se dirige a la dirección
especificada en la instrucción. Lee el contenido de la
dirección. Va a la calculadora. Lo resta del valor contenido
en la calculadora.
FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
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Instrucción INPUT.- Se dirige al cesto de entrada. Recoge el trozo de papel. Se encamina a la calculadora. Perfora el número. Introduce el número en la
calculadora.
FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
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Instrucción OUTPUT.- Se dirige a la calculadora. Anota el número en un trozo
de papel. Se dirige al cesto de salida. Ubica el trozo de papel en
dicho cesto.
FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
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Instrucción HALT.- El PHC descansa un poco.
Ignorará la parte de la instrucción correspondiente a la dirección.
FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
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Las instrucciones que hasta ahora hemos definido caen dentro de cuatro categorías:
Instrucciones que mueven los datos (LOAD, STORE).
FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
COMPUTADORA
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Instrucciones que realizan operaciones aritméticas simples (ADD, SUBTRACT).
Instrucciones que realizan la E/S (INPUT, OUTPUT).
Instrucciones que controlan la máquina (HALT).
FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
COMPUTADORA
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FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE
COMPUTADORAPor ejemplo:
Código de contador
Instrucción Descripción de la Instrucción
00 901 Introducir 1er número
01 399 Guardar los datos
02 901 Introducir 2do número
03 199 Sumarle 1er número
04 902 Mostrar resultado
05 000 Parada
99 Datos
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Con la expresión ciclo de instrucciones se designa a los pasos que el Pequeño Hombre Computadora realiza al ejecutar una instrucción.
Este ciclo es similar en todas las instrucciones.
EL CICLO DE INSTRUCCIONES
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La Captación, la conforman los siguientes pasos:
El PHC lee la dirección en el Contador de ubicaciones.
Se dirige al buzón correspondiente.
Lee el número (contenido de la dirección).
EL CICLO DE INSTRUCCIONES
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EL CICLO DE INSTRUCCIONES
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EL CICLO DE INSTRUCCIONES
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EL CICLO DE INSTRUCCIONES
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La Ejecución, la conforman los siguientes pasos:
El PHC se dirige a la dirección que le da la instrucción.
Lee el número de ese buzón. Se dirige a la calculadora, perfora el
número y lo introduce. Se encamina al Contador de
locaciones y hace clic en el.
EL CICLO DE INSTRUCCIONES
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A John von Neumann suele considerársele el creador de la computadora tal como la conocemos hoy. Entre 1945 y 1951 estableció una serie de directrices que hoy se conocen como la organización von Neumann de la computadora.
NOTA ADICIONAL
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Se han diseñado y creado otras organizaciones experimentales, pero la suya continúa siendo la norma; hasta la fecha ninguna otra ha alcanzado éxito comercial.
NOTA ADICIONAL
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Las principales directrices que definen la organización propuesta por von Neumann:
NOTA ADICIONAL
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1. La memoria contiene los programas y los datos; a esto se le llama concepto de programa almacenado. Es un concepto que permite modificar los programas fácilmente.
NOTA ADICIONAL
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2. La memoria se direcciona linealmente, es decir, existe una sola dirección numérica secuencial en todas las localizaciones de ella.
NOTA ADICIONAL
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3. La memoria se direcciona mediante el número de ubicación, prescindiendo de los datos allí contenidos.
NOTA ADICIONAL
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Las instrucciones se ejecutan secuencialmente a menos que una instrucción o un evento externo haga que se introduzca una bifurcación.
NOTA ADICIONAL
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Además, según lo definió van Neumann, esta se compone de una Unidad de Control, una unidad Aritmético-Lógica y de una Unidad de Memoria.
NOTA ADICIONAL
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El modelo de Pequeño Hombre Computadora se ajusta al modelo organizacional de computadoras de von Neumann.
NOTA ADICIONAL
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PREGUNTAS DE REPASO
1. Realice el siguiente programa PHC:
OUT = IN1 + IN2 – IN3
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2. ¿Cuáles son los criterios que definen la organización de von Neumann? ¿De qué manera se explica el ejemplo de este capítulo en que introducimos y sumamos dos números?
PREGUNTAS DE REPASO
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3. Considere el ejemplo de la suma de dos números. Suponga que hayamos colocado la primera entrada en la localización 00 del buzón. ¿Habría provocado el programa el mismo resultado? ¿A qué característica de la computadora se debe?.
PREGUNTAS DE REPASO
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4. En la versión original del PHC se usó el código de operación 7 (700) para la instrucción HALT en vez de 0. ¿Qué ventaja tiene utilizar 000 con la instrucción HALT en vez de 700? (Sugerencia: imagine lo que sucedería si el programador olvidara introducir una instrucción HALT al final del programa).
PREGUNTAS DE REPASO
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5. Suponga que el PHC fue implementado como una computadora binaria de 16 bits. Suponga que el PHC binario ofrece el mismo conjunto instrucciones con los mismos códigos (en binario naturalmente)
PREGUNTAS DE REPASO
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y el mismo formato de instrucciones ( código de operación + la dirección) ¿Cuántos bits se necesitarán en la parte de la instrucción correspondiente al código? ¿Cuántos buzones podrían caber en la computadora binaria?.
PREGUNTAS DE REPASO