CARRERA DE INGENIERIA EN SISTEMASNOMBRE:ARQUITECTURA DE COMPUTADORESPERIODO:MARZO 2013 JULIO 2013*AREA DE LA ENERGA LAS INDUSTRIAS Y LOS RECURSOS NATURALES NO RENOVABLESEMAIL:

PRIMERA PARTE

CAPITULO 1: INTRODUCCION

1.1Organizacin y arquitectura de computador1.2.Estructura y funcionamiento1.3.Porque estudiar la organizacin y estructura de los computadores?

1.1 ORGANIZACION Y ARQUITECTURA

La Arquitectura se refiere a los atributos que tienen un impacto directo en la ejecucin de un programa entre estos atributos se encuentran:-El conjunto de instruciones-El numero de bits usados para representar los datos numericos, caracteres, etc.- Mecanismos de Entrada/Salida- Tecnicas para direcionamiento de memoria

1.1 ORGANIZACION Y ARQUITECTURA

La Organizacion se refiere a las unidades funcionales y sus interconexiones. Entre los atributos de la organizacin se incluyen-Senales de control-Interfaces entre el computador y los perifericos-Tecnologa de memoria usada

1.2 ESTRUCECTURATURA Y FUNCIONAMIENTO

ESTRUCTURA:

Forma como se relacionan los componentes unos con otros.

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 DatosE/S : Transfiere datos entre el computador y el entorno externoSistema de Interconexin: proporciona la comunicacin entre la CPU, memoria principal y la E/S.

El Computador: Estructura del nivel superior

El componente mas complejo e interesante es la CPU y sus principales componentes estructurales son:Unidad de Control: Controla el funcionamiento de la CPU y por lo tanto de todo el computador.Unidad aritmtico-lgica (ALU): Es la encargada del procesamiento de datos del computador.Registros: Proporcionan almacenamiento interno a la CPU.Interconexiones CPU: son los mecanismos que proporcionan comunicacin entre la unidad de control, la ALU y los registros.

Unidad Central de Procesamiento o CPU

Unidad de Control

FUNCIONAMIENTO Operacin individual de los componentes como parte de su estructura. Existen cuatro funciones bsicas que un computador puede llevar a cabo:Procesamiento de datosAlmacenamiento de datosTransferencia de datosControl

Visin Funcional del computador

Transferencia de datos

Almacenamiento

Procesamiento de datos Internos

Procesamiento de datos en transito

1.3 PORQUE ESTUDIAR LA ORGANIZACIN Y ARQUITECTURA DE LOS COMPUTADORES?

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.

CAPITULO 2: EVOLUCION Y PRESTACIONES DE LOS COMPUTADORES

2.1 Breve historia de los computadores.

2.2.Diseno buscando mejores prestaciones

2.3.Evolucin del Pentium y del Power PC.

2.1 BREVE HISTORIA DE LOS COMPUTADORESPuntos Clave: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)

PRIMERA GENERACION: LOS TUBOS DE VACIO (Von Neuman 1946)Computador de programa-almacenado IASEstructura:Memoria Prncipal (datos, instruciones)ALU (operaciones binarias)UNIDAD DE CONTROL (interpreta instruciones y ejecuta)UNIDAD E/S

Estructura del computador IASDesde 1952, prototipo serie computadoras proposito general

Memoria del IASLa memoria del IAS consista en 1000 posiciones de almacenamiento llamados palabras, de 40 bits cada uno. Tanto los datos como las instrucciones se almacenaban all.

MEMORIA IAS

Registro temporal de memoria (buffer) MBR. Actualmente se suele denominar MDR.Registro de direccin de Memoria MAR.Registro de instruccin IR.Registro Temporal de Instruccion IBRContador de programa PCAcumulador AC Multiplicador Cosiente MQRegistros del IAS

Estructura ampliada del IAS

Diagrama de Flujo

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

Comercial al final de los 50Series IBM 700 y 7000

TERCERA GENERACION: LOS CIRCUITOS INTEGRADOS (1958)

Revoluciona la electrnica y nace la microelectronica

Componentes mas pequenos y mas rapidos

1964 IBM lanza Sistema/360.

IBM lider absoluto con el 70 % ventas mercado

Ley de Moore : numero de transistores por chip se duplicaria por ano y se mantendria en el futuro

Estructura de bus IBM (96 hilos) para control direccionamiento y datos. Arquitectura universal para mini y microcomputadores

ULTIMAS GENERACIONES: (1970)

Memoria Semiconductora (chips de circuitos integrados)Capacidad 256 bitsMaquinas mas pequenas y rapidasMemorias 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).

2.2 DISENO BUSCANDO MEJORES PRESTACIONESEl 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 sofisticadas

Factores en diseo de mejores prestaciones

Velocidad de Microprocesador Equilibrio de Prestaciones Mejoras en la organizacin y arquitectura de chips

Velocidad del Microprocesador

Prediccin de Ramificacin

Anlisis del flujo de datos

Ejecucin Especulativa

precaptar la instruccindependencia de instrucciones para organizacin optimizadaejecutar instrucciones antes de que aparezcan en la ejecucin de un programa

Equilibrio de prestacionesExiste una desigualdad de prestaciones entre microprocesador y memoria principal. Si la memoria no logra mantener las demandas del procesador, este se detiene

Equilibrio de prestacionesComputadores mas rpidos demanda perifricos E/S mas rpidos

Soluciones Mejorar PrestacionesIncrementar ancho de palabra 64 bitsIncluir cache u otro esquema de almacenamiento temporal en memoria principalAumentar 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 rpidos

2.3 EVOLUCION DEL PENTIUM Y PowerPCPENTIUMIntel el nro 1 durante decadasIntel desarrollaba 1 microprocesador cada 4 anosDesde 1991 hasta hoy produce 1 microprocesador cada 2 o 1 anoLos mas destatacados:8080 (8 bits)8086 (16 bits)80286 (16 bits)80386 (32bits)80486 (32 bits)

Pentium (32 bits)Pentium Pro (32 bits)Pentium II (32 bits, procesa eficiente video, audio, graficos )Pentium III (32bits, graficos 3D)Pentium IV (32 bits)Itanium (64 bits)Dual Core y Core 2 Duo (64 bits)Core I3 (64 bits)Core I5 (64 bits)Core I7 (64 bits)

2.3 EVOLUCION DEL PENTIUM Y PowerPC4bits8bits16bits32bits64bits32bits32bits64bits

Primer chip multiprocesador nace en 2001 (POWER4 IBM)

Preguntas de repaso

Bibliografahttps://www.youtube.com/watch?v=ynT-xc4GM7Ihttp://www.slideshare.net/videoconferencias/arquitectura-de-computadores-2579579Organizacin y arquitectura de computadores, William Stalling.7ma Edicin, 2007http://www.intel.com/

*Esta obra est bajo la licencia Creative Commons de Reconocimiento, No Comercial, Sin Obras Derivadas, Ecuador 3.0 www.creativecommons.orgUniversidad Nacional de Loja

************************transferencia***********************Registro temporal de memoria (buffer) MBR: contiene el valor a almacenar o la palabra recibida dememoria. Actualmente se suele denominar MDR.Registro de direccin de Memoria MAR: Especifica la direccin de memoria que ser accedida.Registro de instruccin IR: contiene los 8 bits del CO de la instruccin a ejecutarse.********************A velocidad de la memoria y procesador ha crecido con mucha rapidzPero la velocidad con la que los datos pueden ser transferidos entre la memoria principal y el procesador se ha quedado atrs****Lo que le da a los procesadores su increble potencia es la persecucin sin descanso de la velocidad por parte de los fabricantes del procesador La evolucin de estas mquinas contina confirmando la conocida como ley de Moore

El presidente de Intel, Gordon Moore, observ a mediados de los 60 que,reduciendo el tamao de las delgadas lneas que formaban los circuitos deltransistor en silicio alrededor de un 10% al ao, los fabricantes de chippodran crear una nueva generacin de chips cada tres aos (con elcudruple de transistores).

Prediccin de ramificacin: el procesador se anticipa al software y predice queramas, o grupos de instrucciones, se van a procesar despus con mayor probabilidad Anlisis del flujo de datos: el procesador analiza qu instrucciones dependen de losresultados de otras instrucciones o datos, para crear una organizacin optimizada deinstrucciones. De hecho, las instrucciones se regulan para ser ejecutadas cuandoestn listas, independientemente del orden original del programa. Ejecucin especulativa: utilizando la prediccin y el anlisis del flujo de datos, losprocesadores actuales ejecutan especulativamente instrucciones antes de queaparezcan en la ejecucin del programa, manteniendo los resultados en posicionestemporales.

**A velocidad de la memoria y procesador ha crecido con mucha rapidzPero la velocidad con la que los datos pueden ser transferidos entre la memoria principal y el procesador se ha quedado atrs**A velocidad de la memoria y procesador ha crecido con mucha rapidzPero la velocidad con la que los datos pueden ser transferidos entre la memoria principal y el procesador se ha quedado atrs***************