tema1arquitectura de computadores
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Tema 1e a Introducción a los computadores
Grupo ARCOS
Estructura de Computadoresi T i f i d G iIngeniería Técnica en Informática de Gestión
Universidad Carlos III de Madrid
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ContenidosContenidos
1. Componentes y esquemas básicos del computador Von Neuman
2 Fases de ejecución de una instrucción2. Fases de ejecución de una instrucción
3 Parámetr s característic s de n c m tad r3. Parámetros característicos de un computador
4. Evolución histórica
ARCOS @ UC3M2
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¡ATENCIÓN!¡ATENCIÓN!
E t t i ió l lEstas transparencias son un guión para la claseLos libros dados en la bibliografía junto con lo
li d l l i l d di explicado en clase representa el material de estudio para el temario de la asignatura
P l ió d l á h d tili Para la preparación de los exámenes se ha de utilizar todo el material de estudios
ARCOS @ UC3M3
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ContenidosContenidos
1. Componentes y esquemas básicos del computador Von Neumanp
2 Fases de ejecución de una instrucción2. Fases de ejecución de una instrucción
3 Parámetr s característic s de n c m tad r3. Parámetros característicos de un computador
4. Evolución histórica
ARCOS @ UC3M4
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Introducción a un computadorIntroducción a un computador
Computador: máquina destinada a procesarComputador: máquina destinada a procesarinformación, datos.
ARCOS @ UC3M5
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Introducción a un computadorIntroducción a un computador
Computador: máquina destinada a procesarComputador: máquina destinada a procesarinformación, datos.
Sobre ellos se aplican unas instrucciones obteniendo Sobre ellos se aplican unas instrucciones obteniendo después unos resultados
datos
Computadorinstrucciones
resultados
instrucciones
ARCOS @ UC3M6
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Aspectos a conocer en un computadorAspectos a conocer en un computador
Procesar información: fases de transformación y/o Procesar información: fases de transformación y/o manipulación que sufre la información para resolver un problema determinadoproblema determinado
Estructura: componentes de un ordenadorp
Arquitectura: atributos visibles para un programadorJuego de instrucciones que ofrece la máquinaTipo y formato de datos que es capaz de utilizar el computadorcomputadorTécnicas/mecanismos de E/S
ARCOS @ UC3M7
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Estructura de la máquina Von NeumannEstructura de la máquina Von Neumann
Unidad
M i
aritmético-lógica
P if i Memoriaprincipal
Periferico
Unidad de control de programa
ARCOS @ UC3M8
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Estructura de la máquina Von NeumannEstructura de la máquina Von Neumann
Unidad
M i
aritmético-lógica
P if i
Los datos y las instrucciones deben introducirse en el sistema
Memoriaprincipal
Periferico y se proporcionan los resultados mediante:
Unidad de control
Los componentes de entrada/salida
de programa
ARCOS @ UC3M9
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Estructura de la máquina Von NeumannEstructura de la máquina Von Neumann
Unidad
M i
aritmético-lógica
E i d E/SSe necesita un sitio para
Memoriaprincipal
Equipos de E/Salmacenar temporalmente las instrucciones y los datos:
Unidad de control
Memoria principal
de programa
ARCOS @ UC3M10
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Estructura de la máquina Von NeumannEstructura de la máquina Von Neumann
Unidad La unidad de control
M i
aritmético-lógica
E i d E/S
La unidad de control (UC) y la unidad aritmético-lógica (ALU) constituyen la Memoria
principalEquipos de E/S(ALU) constituyen la unidad central de procesamiento (CPU)Se ejecutan las
Unidad de control
Se ejecutan las instrucciones sobre los datos en:
La CPU de programaLa CPU
ARCOS @ UC3M11
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Estudio de los componentesEstudio de los componentes
Unidad
M i
aritmético-lógica
P if i Memoriaprincipal
Periferico
Unidad de control de programa
ARCOS @ UC3M12
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Memoria principal (MP)Memoria principal (MP)
Memoria principal (MP)p p ( )
Formada por una serie de celdas todas de igual tamaño donde almacenamos datos y/o instrucciones en formato donde almacenamos datos y/o instrucciones en formato binario.
C d ó /d ll d d óCada instrucción/dato lleva asociado una dirección(posición donde está almacenado en memoria principal)
ARCOS @ UC3M13
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Elementos de MPElementos de MP
L Registro de direccionesRegistro de datos
Eg
Señales de controlCM- acceso a memoriaR
DIR
CM acceso a memoriaL- LecturaE- Escritura…
RDAT DatosInstrucciones
ARCOS @ UC3M14
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Unidad Central de ProcesamientoUnidad Central de Procesamiento
Unidad Central de Procesamiento (UCP/CPU)
Responsable de lectura y ejecución de las instrucciones Responsable de lectura y ejecución de las instrucciones almacenadas en memoria principal.
G ñ l d l l j ió d l Genera señales de control para la ejecución de las instrucciones.
Contiene un registro contador de programa con la dirección de la instrucción a ejecutar.
ARCOS @ UC3M15
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Elementos de la UCP (CPU)Elementos de la UCP (CPU)
UNIDAD DE CONTROL
PC RI
Banc de re istr sUNIDAD DE CONTROL
RE …
Banco de registrosUnidad Aritmético-LógicaUnidad de Control
Contador de Programa
BR ALU Registro de InstruccionesRegistro de Estado
Memoria E/S
ARCOS @ UC3M16
Memoria, E/S, …
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Unidad de Entrada/SalidaUnidad de Entrada/Salida
Componente que permite trasmitir información entre la memoria, procesador y los dispositivos (discos, ratón, teclado ....)
CPU, M i
Dispositivo
Unidad E/S
Registros
Memoria, …
…
Periférico
ARCOS @ UC3M17
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Interconexión del módulo E/SInterconexión del módulo E/S
Desde un punto de vista interno (al computador) Desde un punto de vista interno (al computador), la E/S es funcionalmente similar a la memoria.
SalidaRecibe datos del computadorpEnvía datos al periférico
EntradaRecibe datos del periféricoEnvía datos al computador
DispositivoUnidad E/S
ARCOS @ UC3M18
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Interconexión del módulo E/SInterconexión del módulo E/S
Ejemplo de ‘datos’ intercambiados:Ejemplo de datos intercambiados:
Recibe señales de control del computador.Envía las señales de control a los periféricos.
Ejemplo: discoRecibe direcciones del computadorRecibe direcciones del computador.
Ejemplo: el número del puerto para identificar el periféricoEnvía señales de interrupción (de control).p ( )…
DispositivoUnidad E/S
ARCOS @ UC3M19
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¿Qué es un bus?¿Qué es un bus?
Es un camino de comunicación entre dos o más Es un camino de comunicación entre dos o más elementos (UCP, memoria, …).N l di d i ió Normalmente, medio de transmisión. Suele constituirse en grupos:
Un bus está constituido por varios caminos de comunicación, o líneas.Ejemplo: un dato de 8 bits puede transmitirse mediante ocho líneas del bus
Tres tipos principales: datos, direcciones y control.
ARCOS @ UC3M20
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Bus de datosBus de datos
Transmite datos.Recuerde que a este nivel no existe diferencia alguna entre “datos” y “instrucciones”.
La anchura del bus es un factor clave a la hora de determinar las prestaciones.
8, 16, 32, 64 bits.
ARCOS @ UC3M21
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Bus de direccionesBus de direcciones
Designa la fuente o destino del dato. Ejemplo: cuando el procesador desea leer una palabra Ejemplo: cuando el procesador desea leer una palabra (datos) de una determinada parte en la memoria.La anchura del bus determina la máxima capacidad de La anchura del bus determina la máxima capacidad de memoria posible en el sistema.
Ejemplo: 8080 tiene un bus de dirección de 16 bits lo que Ejemplo: 8080 tiene un bus de dirección de 16 bits, lo que supone 64k de espacio para direcciones
ARCOS @ UC3M22
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Bus de controlBus de control
Información sobre señales de control y sobre ytemporización:
Señal de escritura/lectura en memoria.Petición de interrupción.Señales de reloj.
ARCOS @ UC3M23
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Esquema de interconexión de busEsquema de interconexión de bus
E/SCPU Memoria Memoria E/S E/S
Líneas de control
Líneas de dirección
Lí d d
Bus
Líneas de datos
ARCOS @ UC3M24
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BusesBuses
Las estructuras sencillas y múltiples son las más comunes.Existencia de estándares:
Ejemplo: unibus (DEC-PDP)Ejemplo: PCIj p…
ARCOS @ UC3M25
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ContenidosContenidos
1. Componentes y esquemas básicos del computador Von Neuman
2 Fases de ejecución de una instrucción2. Fases de ejecución de una instrucción
3 Parámetr s característic s de n c m tad r3. Parámetros característicos de un computador
4. Evolución histórica
ARCOS @ UC3M26
![Page 27: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/27.jpg)
Fases de ejecución de una instrucción
Cuatro fases:
Fases de ejecución de una instrucción
Cuatro fases:Captación Preparación de la siguiente instrucciónPreparación de la siguiente instrucciónDecodificaciónEjecuciónj
INICIOCaptar la siguiente
i ió
Ejecutar la instrucción PARADA
instrucción instrucción
Ciclo de captación Ciclo de ejecución
ARCOS @ UC3M27
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Ci l d t ió (f t h)Memoria
principal
Unidad aritmético-lógica
Periferico
Ciclo de captación (fetch)El contador de programa (PC) contiene la
al
Unidad de control de programa
El contador de programa (PC) contiene la dirección de la instrucción que se debe captar a continuación.El procesador capta la instrucción que indica el PC desde la memoria.El registro PC se incrementa,
a no ser que se indique lo contrario.Esta instrucción se carga en el registro de instrucción (IR).El procesador interpreta la instrucción y lleva a cabo la acción requerida.
ARCOS @ UC3M28
![Page 29: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/29.jpg)
Ciclo de ejecuciónMemoria
principal
Unidad aritmético-lógica
Periferico
Procesador-memoria
Ciclo de ejecución al
Unidad de control de programa
Procesador memoriaTransferencia de datos desde la CPU a la memoria.
Procesador-E/Socesa o /STransferencias de datos entre la CPU y un módulo de E/S.
Procesamiento de datosRealización de alguna operación aritmética o lógica con los datos.
ControlAlteración de la secuencia de ejecución.Ejemplo: la instrucción de salto
Combinación de estas acciones
ARCOS @ UC3M29
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Diagrama de estados del ciclo de una instrucciónDiagrama de estados del ciclo de una instrucción
Captación de
instrucción
Almacena-miento del resultado
Captación de
operandooperando
Varios Variosoperandos
Varios
resultados
Cálculo de la dirección de instrucción
Decodifica-ción de la
operación de la instrucción
Cálculo de la dirección de
operando
Operación con datos
Cálculo de la dirección de
resultado
Instrucción completada,
captar siguiente instrucción
Cadena o vector
de datos
ARCOS @ UC3M30
![Page 31: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/31.jpg)
Ruptura de secuencia ejecuciónRuptura de secuencia ejecución
Instrucciones de bifurcaciónModifican el contenido del PC (Contador de Programa)Permiten no ejecutar determinadas instrucciones
Similar al if() de alto nivel
Permiten volver a ejecuciones anterioresSimilar al while() de alto nivel
Interrupciones
ARCOS @ UC3M31
![Page 32: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/32.jpg)
Interrupcionesp
Mecanismo mediante el que otros módulos (Ejemplo: E/S) q ( j p )pueden interrumpir el procesamiento normal de la CPU.
ProgramaProgramaEjemplo: desbordamiento aritmético (“overflow”), división por cero
TemporizaciónpGeneradas por un temporizador interno al procesador.Permite realizar ciertas funciones de manera regular.
E/SE/SGeneradas por un controlador E/S.
Fallo de hardwareFallo de hardwareEjemplo: error de paridad en la memoria
ARCOS @ UC3M32
![Page 33: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/33.jpg)
ContenidosContenidos
1. Componentes y esquemas básicos del computador Von Neuman
2 Fases de ejecución de una instrucción2. Fases de ejecución de una instrucción
3 Parámetros característicos de un computador3. Parámetros característicos de un computador
4. Evolución histórica
ARCOS @ UC3M33
![Page 34: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/34.jpg)
Parámetros característicos de un computadorParámetros característicos de un computador
Respecto a su arquitecturaRespecto a su arquitecturaAncho de palabra
Tamaño de almacenamientoa a o a ac a toMemoria Principal o Memoria RAMMemoria Auxiliar
CComunicacionesAncho de banda
Potencia del computadorPotencia del computadorMIPSMFLOPSVectores por segundoTest sintéticos
ARCOS @ UC3M34
![Page 35: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/35.jpg)
Ancho de PalabraAncho de Palabra
Número de bits manejados en paraleloNúmero de bits manejados en paralelo.Influye en el tamaño de los registros (BR)Por tanto también en la ALUPor tanto, también en la ALU
No es lo mismo dos sumas de 32 bits que una sola de 64
Por tanto, también en el ancho de los busesPor tanto, también en el ancho de los busesUn bus de direcciones de 32 bits ‘solo’ direcciona 4 GB
Tamaño más típico 32 bits.Comienza a ser normal 64 bitsComienza a ser normal 64 bits.
ARCOS @ UC3M35
![Page 36: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/36.jpg)
Tamaño de la MemoriaTamaño de la Memoria
Tamaño de la memoria principal (RAM)p p ( )Capacidad habitual: 512MB – 4 GBSe expresa en octetos o bytes
Tamaño de la memoria auxiliar (Capacidad de almacenamiento de dispositivo de memoria secundaria)almacenamiento de dispositivo de memoria secundaria)
Papel: pocos bytesDiskette: 1,44 KBDiskette: 1,44 KBCD-ROM: 600 MBDVD: 4.7GBBlu-ray: 50 GBDisco Fijo: 10 GB – 2 TBj
ARCOS @ UC3M36
![Page 37: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/37.jpg)
Unidades para tamañoUnidades para tamañoNormalmente se expresa en octetos o bytes:
byte 1 byte = 8 bitskilobyte 1 KB = 1.024 bytes 210 bytesmegabyte 1 MB = 1 024 KB 220 bytesmegabyte 1 MB = 1.024 KB 220 bytesgigabyte 1 GB = 1.024 MB 230 bytesterabyte 1 TB = 1.024 GB 240 bytespetabyte 1 PB = 1.024 TB 250 bytesexabyte 1 EB = 1.024 PB 260 byteszettabyte 1 ZB = 1 024 EB 270 byteszettabyte 1 ZB = 1.024 EB 270 bytesyottabyte 1 YB = 1.024 ZB 280 bytes
Cuidado: 1 Kb <> 1 KBCuidado: 1 Kb <> 1 KB1 Kb = 1.024 bits 1 KB = 1.024 bytesy
ARCOS @ UC3M37
![Page 38: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/38.jpg)
Ancho de bandaAncho de banda
Varias interpretaciones:Caudal de información que transmite un bus.Caudal de información que transmite una unidad de E/S.Caudal de información que puede procesar una unidad.
Unidades:Kb/s (Kilobits por segundo, no confundir con KB/s)Mb/s (Megabits por segundo, no megabytes por segundo)
ARCOS @ UC3M38
![Page 39: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/39.jpg)
Potencia de cómputoPotencia de cómputo
Medición de la potencia de cómputoMedición de la potencia de cómputo.
Factores que intervienen:Juego de instruccionesReloj de la CPU (1 GHz vs 2 GHz vs 4 GHz…)Nú d ‘ ’ ( d d l )Número de ‘cores’ (quadcore vs dualcore vs…)Ancho de palabra (32 bits vs 64 bits vs…)
Formas típicas de expresar potencia de cómputo:MIPSMFLOPS…
ARCOS @ UC3M39
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MIPSMIPS
Millones de Instrucciones Por Segundo.
Rango típico: 10-100 MIPS
No todas las instrucciones tardan lo mismo en ejecutar Depende de qué instrucciones se ejecutanDepende de qué instrucciones se ejecutan.
No es fiable 100% como medida de rendimientoNo es fiable 100% como medida de rendimiento.
ARCOS @ UC3M40
![Page 41: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/41.jpg)
MFLOPSMFLOPS
Millones de Operaciones en coma Flotante por Segundo.
Potencia de cálculo científicoPotencia de cálculo científico.
MFLOPS < MIPS (operación flotante más compleja que operación normal).
Computadores vectoriales: MFLOPS > MIPSComputadores vectoriales: MFLOPS > MIPS
Ejemplo: Itanium 2 3,5 GFLOPS
ARCOS @ UC3M41
![Page 42: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/42.jpg)
Vectores por segundoVectores por segundo
Potencia de cálculo en la generación de gráficos.
A l bl d áfAplicable a procesadores gráficos.
Se pueden medir en:Se pueden medir en:Vectores 2D.Vectores 3DVectores 3D.
Ejemplo: ATI Radeon 8500 3 Millones.j p
ARCOS @ UC3M42
![Page 43: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/43.jpg)
Tests SintéticosTests Sintéticos
MIPS y MFLOPS no válidos para comparar distintas máquinasMIPS y MFLOPS no válidos para comparar distintas máquinas.Tests basados en ejecutar un mismo programa en distintas máquinas para compararlasmáquinas para compararlas.Miden efectividad Compilador + UCP
Los test sintéticos estandarizados (“oficiales”) buscan comparar la potencia de dos computadores.la potencia de dos computadores.
Es posible usar test sintéticos “no oficiales” para hacerse a la idea de la mejora con la carga de trabajo diariala idea de la mejora con la carga de trabajo diaria
ARCOS @ UC3M43
![Page 44: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/44.jpg)
Tests Sintéticos “oficiales”Tests Sintéticos oficiales
Tests más usados:LinpackLinpack.SPEC.
ARCOS @ UC3M44
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Tests Sintéticos “no oficiales”Tests Sintéticos no oficiales
ARCOS @ UC3M45 http://www.xbitlabs.com/articles/cpu/display/core2quad-q6600_11.html
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Tests Sintéticos “no oficiales”Tests Sintéticos no oficiales
ARCOS @ UC3M46 http://www.xbitlabs.com/articles/cpu/display/core2quad-q6600_11.html
![Page 47: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/47.jpg)
Tests Sintéticos “no oficiales”Tests Sintéticos no oficiales
ARCOS @ UC3M47 http://www.xbitlabs.com/articles/cpu/display/core2quad-q6600_11.html
![Page 48: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/48.jpg)
Tests Sintéticos “no oficiales”Tests Sintéticos no oficiales
ARCOS @ UC3M48 http://www.codinghorror.com/blog/archives/000942.html
![Page 49: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/49.jpg)
ContenidosContenidos
1. Componentes y esquemas básicos del computador Von Neuman
2 Fases de ejecución de una instrucción2. Fases de ejecución de una instrucción
3 Parámetr s característic s de n c m tad r3. Parámetros característicos de un computador
4. Evolución histórica
ARCOS @ UC3M49
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Generaciones de computadoresGeneraciones de computadores
Primera generaciónMecánicos
iElectromecánicos(electrónicos) Tubo de vacío: 1946-1957
Segunda generaciónTransistor: 1958-1964
Tercera generaciónCi i i d 1965 lid dCircuito integrado: 1965-actualidad
ARCOS @ UC3M50
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Primera generación: mecánicaPrimera generación: mecánica
ARCOS @ UC3M51
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Primera generación: electromecánica (relés)electromecánica (relés)
ARCOS @ UC3M52
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Primera generación: electromecánica (relés)electromecánica (relés)
P bl d l lé l id d• Problema del relé: velocidad
ARCOS @ UC3M53
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Primera generación: electrónica (válvula de vacío)electrónica (válvula de vacío)
ARCOS @ UC3M54
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Primera generación: electrónica (válvula de vacío)electrónica (válvula de vacío)
• No tiene partes mecánicas: mayor velocidadNo tiene partes mecánicas: mayor velocidad
ARCOS @ UC3M55
![Page 56: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/56.jpg)
Segunda generación TransistoresSegunda generación. Transistores
ARCOS @ UC3M56
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Segunda generación TransistoresSegunda generación. Transistores
Sustituyen a los tubos de vacíoMás pequeñosMás pequeñosMás baratosDi i l lDisipan menos el calorDispositivos de estado sólidoHechos con silicio Inventados en 1947 en los Laboratorios BellWilliam Shockley y colaboradores
ARCOS @ UC3M57
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Tercera generación Circuitos integradosTercera generación. Circuitos integrados
• Consumo fiabilidad y velocidadConsumo, fiabilidad y velocidad.
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Tercera generación Circuitos integradosTercera generación. Circuitos integrados
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MicroelectrónicaMicroelectrónica
Literalmente significa: “pequeña electrónica”Un computador está formado por puertas, celdas de p p pmemoria e interconexiones. Se pueden fabricar a partir de un semiconductorp pEjemplo: oblea de silicio
ARCOS @ UC3M60
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Evolución de la microelectrónicaEvolución de la microelectrónica
I t ió ñ l d 1965 d l tIntegración a pequeña escala: de 1965 en adelanteMás de 100 componentes en un chip
Integración a media escala: de 1971 en adelanteIntegración a media escala: de 1971 en adelante100-3.000 componentes por chip
Integración a gran escala: 1971-19773.000 - 100.000 componentes por chip
Integración a muy gran escala: de 1978 hasta la fecha100 000 100 ill d hi100.000 - 100 millones de componentes por chip
Integración a ultra gran escalaUnos 100 millones de componentes por chipUnos 100 millones de componentes por chip
ARCOS @ UC3M61
![Page 62: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/62.jpg)
La ley de Moore (1)La ley de Moore (1)
Formulada por Gordon Moore (cofundador de Intel)p ( )
El número de transistores de un chip se duplica cada año.
Desde los años 70 el desarrollo se ralentiza un poco.El número de transistores se duplica cada 18 meses.
ARCOS @ UC3M62 http://www.seed.slb.com/en/scictr/watch/computer/images/moores_law.jpg
![Page 63: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/63.jpg)
La ley de Moore (2)La ley de Moore (2)
Implicaciones de la ley de Moore:El precio del chip permanece casi invariable.p p pSe incrementa la densidad de los componentes del chip.Una alta densidad de encapsulado conlleva:p
una menor interconexión eléctrica, lo que supone un mayor rendimiento.Reducción de las necesidades de potencia y de refrigeración.
L d ió d l ñ i l fl ibilid dLa reducción del tamaño incrementa la flexibilidad.La reducción de las interconexiones incrementa la confiabilidadconfiabilidad.
ARCOS @ UC3M63
![Page 64: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/64.jpg)
La ley de Moore (3)La ley de Moore (3)
ARCOS @ UC3M64 http://www.developers.net/storyImages/062404/inteldemystifying1.jpg
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Principales hitosPrincipales hitosAño Nombre Hecha por Observaciones1834 Máquina
analíticaBabbage Primer intento por construir una
computadora digital1936 Z1 Zuze Primera máquina calculadora a base de
l drelevadores1943 COLOSSUS Gobierno británico Primera computadora electrónica1944 Mark I Aiken Primera computadora americana de propósito
lgeneral1946 ENIAC I Eckert/Mauchley La historia de la computación moderna se inicia
aquí1949 EDSAC Wik P i t d 1949 EDSAC Wikes Primera computadora con programa
almacenado1951 Whirlind I M. I. T. Primera computadora de tiempo real1951 UNIVAC I Eckert/Mauchley Primera computadora vendida comercialmente1951 UNIVAC I Eckert/Mauchley Primera computadora vendida comercialmente1952 IAS von Neumann La mayoría de las computadoras actuales usan
este diseño1960 PDP − 1 DEC Primera minicomputadora (se vendieron 50)
ARCOS @ UC3M65
1960 PDP − 1 DEC Primera minicomputadora (se vendieron 50)
Fernando Torres Y Tatiana Montoya
![Page 66: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/66.jpg)
Era mecánica: máquina de BabbageEra mecánica: máquina de Babbage
• Charles Babbage• Difference Engine (1822)• Sumaba en 1 seg.• Multiplicaba en 1 min 50 p
dígitos.• Generación de tablas
matemáticasmatemáticas
ARCOS @ UC3M66
![Page 67: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/67.jpg)
Principales hitosPrincipales hitosAño Nombre Hecha por Observaciones1834 Máquina analítica Babbage Primer intento por construir una computadora
digital1936 Z1 Zuze Primera máquina calculadora a base de
l drelevadores1943 COLOSSUS Gobierno británico Primera computadora electrónica1944 Mark I Aiken Primera computadora americana de propósito
lgeneral1946 ENIAC I Eckert/Mauchley La historia de la computación moderna
se inicia aquí1949 EDSAC Wik P i t d 1949 EDSAC Wikes Primera computadora con programa
almacenado1951 Whirlind I M. I. T. Primera computadora de tiempo real1951 UNIVAC I Eckert/Mauchley Primera computadora vendida comercialmente1951 UNIVAC I Eckert/Mauchley Primera computadora vendida comercialmente1952 IAS von Neumann La mayoría de las computadoras actuales usan
este diseño1960 PDP − 1 DEC Primera minicomputadora (se vendieron 50)
ARCOS @ UC3M67
1960 PDP − 1 DEC Primera minicomputadora (se vendieron 50)
Fernando Torres Y Tatiana Montoya
![Page 68: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/68.jpg)
ENIAC origenesENIAC-origenes
El t i N i l I t t A d C tElectronic Numerical Integrator And ComputerEckert y MauchlyU i id d d P l iUniversidad de PennsylvaniaTablas de tiro para armas E ó 1943Empezó en 1943Terminó en 1946
Demasiado tarde para la guerraDemasiado tarde para la guerra
Se usó hasta 1955Todos los elementos de un ordenador moderno: Unidad Todos los elementos de un ordenador moderno: Unidad Central de Proceso, Memoria y Entrada/Salida,
ARCOS @ UC3M68
![Page 69: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/69.jpg)
ENIAC detallesENIAC-detalles
Máquina decimal (no binaria)20 acumuladores de 10 dígitos20 acumuladores de 10 dígitosProgramada manualmente mediante acumuladoresacumuladores18.000 tubos de vacío30 toneladas30 toneladas1.500 pies cuadrados140 kilowatios de potenciap5.000 sumas por segundo
ARCOS @ UC3M69
![Page 70: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/70.jpg)
Principales hitosPrincipales hitosAño Nombre Hecha por Observaciones1834 Máquina analítica Babbage Primer intento por construir una computadora
digital1936 Z1 Zuze Primera máquina calculadora a base de
l drelevadores1943 COLOSSUS Gobierno británico Primera computadora electrónica1944 Mark I Aiken Primera computadora americana de propósito
lgeneral1946 ENIAC I Eckert/Mauchley La historia de la computación moderna se inicia
aquí1949 EDSAC Wik P i t d l d1949 EDSAC Wikes Primera computadora con programa almacenado1951 Whirlind I M. I. T. Primera computadora de tiempo real1951 UNIVAC I Eckert/Mauchley Primera computadora vendida
comercialmentecomercialmente1952 IAS von Neumann La mayoría de las computadoras actuales usan
este diseño1960 PDP − 1 DEC Primera minicomputadora (se vendieron 50)
ARCOS @ UC3M70
1960 PDP 1 DEC Primera minicomputadora (se vendieron 50)
Fernando Torres Y Tatiana Montoya
![Page 71: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/71.jpg)
UNIVACUNIVAC
Eckert-Mauchly’sComputerCorporation (1952)5200 válvulas de vacío15 ToneladasPrimer computador pcomercial: $1,000,000.Se construyeron 48 unidades.
ARCOS @ UC3M71
![Page 72: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/72.jpg)
UNIVACUNIVAC
ARCOS @ UC3M72
![Page 73: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/73.jpg)
Principales hitosPrincipales hitosAño Nombre Hecha por Observaciones1834 Máquina analítica Babbage Primer intento por construir una computadora
digital1936 Z1 Zuze Primera máquina calculadora a base de
l drelevadores1943 COLOSSUS Gobierno británico Primera computadora electrónica1944 Mark I Aiken Primera computadora americana de propósito
lgeneral1946 ENIAC I Eckert/Mauchley La historia de la computación moderna se inicia
aquí1949 EDSAC Wik P i t d l d1949 EDSAC Wikes Primera computadora con programa almacenado1951 Whirlind I M. I. T. Primera computadora de tiempo real1951 UNIVAC I Eckert/Mauchley Primera computadora vendida comercialmente1952 IAS von Neumann La mayoría de las computadoras actuales 1952 IAS von Neumann La mayoría de las computadoras actuales
usan este diseño1960 PDP − 1 DEC Primera minicomputadora (se vendieron 50)
ARCOS @ UC3M73 Fernando Torres Y Tatiana Montoya
![Page 74: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/74.jpg)
Von NeumannVon Neumann
Concepto del programa-almacenandoMemoria principal que almacena datos Memoria principal que almacena datos y programas ALU que opera con datos binariosALU que opera con datos binariosUnidad de control que interpreta las instrucciones en memoria y las ejecutainstrucciones en memoria y las ejecutaEquipo de entrada-salida dirigido por la unidad de controlunidad de control
ARCOS @ UC3M74
![Page 75: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/75.jpg)
Principales hitosPrincipales hitos
Año Nombre Hecha por ObservacionesAño Nombre Hecha por Observaciones1961 1401 IBM Máquina pequeña de orientación comercial de gran
popularidad1961 7094 IBM Dominó la computación científica a principios de los p p p
años sesenta1963 B5000 Burroughs Primera máquina diseñada para un lenguaje de alto
nivel1964 360 IBM Primera línea de productos diseñada como familia1964 6600 CDC Primera máquina con paralelismo interno extensivo1965 PDP − 8 DEC Primera minicomputadora para el mercado dep p
masas (se vendieron 50000)1970 PDP − 11 DEC Dominaron las minicomputadoras en los años
setenta1974 8080 Intel Primer CPU de propósito general integrado1974 CRAY − 1 Cray Primera supercomputadora1978 VAX DEC Primera supermini de 32 bits
ARCOS @ UC3M75 Fernando Torres Y Tatiana Montoya
![Page 76: tema1Arquitectura de Computadores](https://reader036.vdocumento.com/reader036/viewer/2022081404/557210d8497959fc0b8dc56e/html5/thumbnails/76.jpg)
IntelIntel
1971: 4004 Primer microprocesadorTodos los componentes de la CPU en un solo chip4 bits
E 1972 l l 8008En 1972 evoluciona al 80088 bitsA b di ñ d li i ífiAmbos diseñados para aplicaciones específicas
1974: 8080P i i d d I l d é iPrimer microprocesador de Intel de uso genérico
ARCOS @ UC3M76