SECRETARÍA DE EDUCACIÓN PÚBLICA

DIRECCIÓN GENERAL DE EDUCACIÓN SUPERIOR TECNOLÓGICA

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE TUXTLA GUTIÉRREZ

Arquitectura de Cómputo

UNIDAD 1

Arquitecturas de Cómputo

INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES

Presentan:

RAMOS OLIVERA EDUARDO AGUSTÍN

RAMOS VÁZQUEZ HÉCTOR IVÁN

RICO GIRÓN CARLOS FERNANDO

ROBLES FILIO IVÁN

Tuxtla Gutiérrez, Chiapas, México 9 de Septiembre de 2015

UNIDAD 1 ARQUITECTURA DE CÓMPUTO

1.2 Análisis de los componentes.

1.2.1 CPU.

1.2.1.1 Arquitecturas

Además de las arquitecturas clásicas mencionadas anteriormente, en la actualidad

han aparecido arquitecturas híbridas entre la Von Newman y la Harvard, buscando

conservar la flexibilidad, pero mejorando el rendimiento.

CISC (Complex Instruction Set Computers) Tienen un numero amplio de

instrucciones y modos de direccionamiento. Se implementan instrucciones

especiales que realizan funciones complejas. El número de registros del CPU es

limitado.

RISC (Redudec Instruction Set Computers) Solo se cuenta con unas pocas

instrucciones y modos de direccionamiento, pero se busca implementarlos de forma

muy eficiente y que todas las instrucciones trabajen con todos los modos de

direccionamiento. Amplio números de registros en el CPU.

RISC CISC

Unas cuantas instrucciones simples Muchas instrucciones complejas

Instrucciones de longitud fija Instrucciones de longitud variable

Complejidad en el compilador Complejidad en el Microcodigo

Acceso a la memoria solo con

instrucciones load/store

Muchas instrucciones pueden accesar

la memoria

Muy pocos modos de Direccionamiento Muchos modos de Direccionamiento

1.2.1.2 Tipos

Hoy en día contamos con una gran variedad de CPUs que los podemos clasificar

de acuerdo a nuestras necesidades y con las características que están posean:

El tamaño del ALU o del bus de conexión al exterior (8,16, 32, 64 bits)

Si es de cauce segmentado o no segmentado

CISC o RISC

Von Newan o Harvard

Instrucciones enteras y/o de punto flotante

1.2.1.2 Características

Modelo del programador (conjunto de registro que el programador puede

utilizar)

Conjunto de instrucciones

Módulos de direccionamiento

Ciclo de instrucción

Buses de interconexión

1.2.1.2 Funciones

Un programa es un conjunto de instrucciones almacenadas de acuerdo al orden en

que deben ejecutarse. Por lo tanto, toda computadora debe ser capaz de procesar

las instrucciones de su programa en un ciclo de instrucción, consistente en un

número de etapas que varía con cada CPU.

Búsqueda del código de Instrucción. Esta consiste en leer de la memoria cual

será la siguiente instrucción a ejecutar, la cual esta almacenada en forma de

un código numérico que indica cuál de todas las operaciones que puede

realizar el CPU será la siguiente y con que operandos se ejecutará.

Decodificación. Consiste en tomar el código numérico e identificar a cuál de

las operaciones que puede realizar el CPU corresponde dicho código. • Esta

etapa usualmente se realiza con un decodificador binario

Ejecución. En esta etapa se lleva a cabo la operación sobre los datos que se

vayan a procesar. En general, la unidad de control (UC) genera las señales

de control necesarias para llevar los datos a las entradas de la Unidad

Aritmética Lógica, la cual efectuará las operaciones aritméticas y lógicas.

ALU

Unidad aritmética lógica o unidad aritmético-lógica es un circuito digital que calcula

operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones

lógicas (si, y, o, no), entre valores (generalmente uno o dos) de los argumentos.

Las entradas a la ALU son los datos en los que se harán las operaciones

(llamados operandos) y un código desde la unidad de control indicando qué

operación realizar. Su salida es el resultado del cómputo de la operación.

En muchos diseños la ALU también toma o genera como entradas o salidas un

conjunto de códigos de condición desde o hacia un registro de estado. Estos

códigos son usados para indicar casos como acarreo entrante o

saliente, overflow, división por cero, etc.

Unidad de Control

La unidad de control es uno de los tres bloques funcionales principales en los que

se divide una unidad central de procesamiento. Los otros dos bloques son la unidad

de proceso y el bus.

Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas

(interpretación) y ejecutarlas, empleando para ello la unidad de proceso.

Existen dos tipos de unidades de control: las cableadas, y las micro programadas.

-Unidad de Control Cableada

Ayuda al computador a funcionar de una manera apropiada.

Requiere cambios en el cableado si el conjunto de instrucciones es

modificado o cambiado.

Es preferida en las computadoras RISC, ya que consiste en un conjunto de

instrucciones más pequeño.

-Unidad de Control Microprogramada

Secuencia de microinstrucciones y almacenados en una memoria del control

especial.

Simplicidad de su estructura.

Sus salidas son organizadas en microinstrucciones y pueden ser

reemplazadas fácilmente.

Registro

Memoria de alta velocidad y poca capacidad, integrada en el microprocesador, que

permite guardar transitoriamente y acceder a valores muy usados, generalmente en

operaciones matemáticas.

Tipos de registros:

Registro de datos: Usados para guardar números enteros, antes se guardaba

en un único registros llamado “Acumulador”.

Registros de memoria: Usados para guardar exclusivamente direcciones de

memoria

Registros de propósito general: Pueden guardar tantos datos como

direcciones

Registros de coma flotante: Usados para guardar datos de números

racionales extremadamente grandes y pequeños de una manera eficiente y

compacta.

Registros constantes: Tienen valores creados por hardware de solo lectura.

Registros de propósito específico: Guardan información específica del estado

del sistema, como el puntero de pila o el registro de estado.

BUS

Sistema digital que transfiere datos entre los componentes de una computadora o

entre varias computadoras. Está formado por cables o pistas en un circuito impreso,

dispositivos como resistores y condensadores además de circuitos integrados.

Tipos de Bus:

Bus paralelo: es un bus en el cual los datos con enviados por bytes al mismo

tiempo, la cantidad de datos enviada es bastante grande con una frecuencia

moderada, han sido utilizados de manera intensiva, desde el bus del procesador,

los buses de discos duros, tarjetas de expansión y de video, hasta las impresoras.

Bus serial: Los datos son enviados de bit a bit y se reconstruyen por medio de

registros o rutinas. Su ancho de banda depende de la frecuencia, es usado en buses

para discos duros, unidades de estado sólido, tarjetas de expansión y para el bus

del procesador.

Buses: de control, de direcciones y de datos

Buses de control: Gobierna el uso y acceso a las líneas de direcciones. Como

estas líneas están compartidas por todos los componentes, tiene que proveerse de

determinados mecanismos que controlen su utilización. Las señales de control

transmiten tanto órdenes como información de temporización entre los módulos.

Mejor dicho, es el que permite que no haya colisión de información en el sistema.

Bus de direcciones: es un canal del microprocesador totalmente independiente del

bus de datos donde se establece la dirección de memoria del dato en tránsito.

El bus de dirección consiste en el conjunto de líneas eléctricas necesarias para

establecer una dirección.

Bus de datos: Su función es mover los datos entre los dispositivos de hardware de

entrada/salida. Algunos usan líneas eléctricas multiplexadas para el bus de

direcciones y el bus de datos. Esto significa que un mismo conjunto de líneas

eléctricas se comportan unas veces como bus de direcciones y otras veces como

bus de datos, pero nunca al mismo tiempo. Una línea de control permite discernir

cuál de las dos funciones esta activa.