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ARQUITECTURA DEL ARQUITECTURA DEL COMPUTADORCOMPUTADOR

PROFESOR: Ing. EMERSON CARRANZA MILLAPROFESOR: Ing. EMERSON CARRANZA MILLA

Definición de un Computador

Principios de Diseño de Computadores

El diseño del computador está basada en la arquitectura de Von Neumann, y define tres conceptos claves:

• Las instrucciones y los datos se almacenan en la memoria de lectura-escritura (RAM).

• El direccionamiento a una posición de memoria es sin considerar el tipo de dato contenida en ella

• La ejecución de las instrucciones es en secuencia, salvo modificaciones explícitas

Principios de Diseño de Computadores

• Todas las instrucciones se ejecutan directamente en el hardware: elimina el nivel de interpretación que conlleva tiempo

• Maximizar el ritmo con que se emiten las instrucciones (MIPS)

• Las instrucciones deben ser fáciles de decodificar: se debe tratar disponer del menor número de formatos de instrucciones distintos

• Sólo las instrucciones de carga y almacenamiento deben hacer referencia a memoria

• Incluir abundantes registros

Modelo Lógico de un Computador

Componentes del Computador

Un computador, como sistema, está constituido por:

• Procesador

• Memoria principal

• Memoria secundaria

• Módulos de E/S

• Interconexión del sistema• Conexión entre procesadores, memoria, y módulos

de E/S


El PROCESADOR

• Se encarga del control y de la ejecución de operaciones aritméticas y lógicas

• Intercambia datos con la memoria• Sus componentes internos son: unidad de control, ALU, registros y

bus de interconexión

Computadora Unidad AritméticaLógica

UnidadDe Control

InterconexiónInterna del CPU

Registros

CPU

E/S

Memoria

Bus delSistema

CPU


Componentes Básicos del ProcesadorALU

• Realiza operaciones aritméticas y lógicas• Opera con enteros y números de punto flotante• El coprocesador matemático (NPU – FPU) ejecuta operaciones

matemáticas complejas a alta velocidad

ALU

UnidadDe control

Registros

Banderas

Registros


Componentes Básicos del ProcesadorRegistros• Son elementos de almacenamiento temporal• La cantidad y función varía dependiendo del diseño del

procesador

IR

MAR

MBR

I/O AR

I/O BR

PC

CPU

Buffers

Módulo de E/S

Memoria

InstrucciónInstrucción

Instrucción

Datos

Datos

DatosDatos

...

..

...

..


Componentes Básicos del Procesador

Registros del Procesador• MAR: Memory Address Register

– Direcciona la siguiente lectura o escritura• MBR: Memory Buffer Register

– Datos a ser escritos en memoria– Recibe datos leidos de la memoria

• I/O Address– Especifca un dispositivo de E/S en particular

• I/O Buffer– Intercambio de datos entre un módulo de I/O y el procesador


Componentes Básicos del ProcesadorRegistros visibles al usuario• Pueden referenciarse por el lenguaje máquina• Disponibles a todos los programas de aplicación y programas

del sistema• Tipos de registros

Datos

Direcciones

Códigos de condición

Registros de Control y Estado• Program Counter (PC)• Instruction Register (IR)• Program Status Word (PSW)


Componentes Básicos del ProcesadorUnidad de Control


Componentes Básicos del ProcesadorUnidad de Control

• Secuenciamiento: Para el funcionamiento secuencial del procesador

• Memoria de control: Almacén con microprograma

• Decodificación de instrucciones: Decodifica e interpreta los resultados


Memoria– Un módulo de memoria consta de un conjunto de

registros cuyas posiciones se indican mediante direcciones

– Cada registro contiene una cadena binaria que puede ser interpretado como instrucción o dato

– Para la lectura o escritura se requieren tres buses: de direcciones, de control y de datos

Unidades de E/S– Transfieren datos desde los periféricos hacia CPU y la

memoria o viceversa

INTERCONEXIONES

Todas las unidades del sistema deben estar interconectadas

• Existen diferentes tipos de conexiones para diferentes tipos de unidades:– Memoria– Dispositivos de entrada/salida– Procesador

INTERCONEXIONES

Conexión de la Memoria

• Recibe y envía data

• Recibe addresses

• Recibe señales de control – Lectura (Read)– Escritura (Write)– Temporización (Timing)

INTERCONEXIONES

Conexiones de Entrada/Salida (I/O)

• Salida (Output)– Recibe data del computador

– Envía data al periférico

• Entrada (Input)– Recibe data desde el periférico

– Envía datos al computadorr

• Recibe señales de control del computador• Envía señales de control a los periféricos• Recibe direcciones desde el computador• Envía señales de interrupción (control)

INTERCONEXIONES

Conexión del Procesador

• Lee instrucciones y datos

• Envía resultados del proceso

• Envía señales de control a otras unidades

• Acepta pedidos de interrupción

INTERCONEXIONES

Buses• Permite la conexión entre unidades

• Existen diferentes sistemas de interconexión

• Los mas comunes son los de estructura bus simple y bus múltiple

• Ejemplos:– Bus múltiple: Bus de Control/Direcciones/Data– Unibus: DEC-PDP

Funcionamiento del Computador

• La función básica del computador es la ejecución de programas constituidos por un conjunto de instrucciones y datos almacenados en memoria.


Etapas de Funcionamiento• Conexiones del computador• Instalaciones y configuraciones• Inicio del computador• Sesión típica• Terminar sesión• Apagar el computador


Conexiones del ComputadorConexión de puertos, para:• Teclado• Mouse• Monitor• Impresora• Red• Multimedia• Scaner• RedConexión de energía• Fuente de Poder


Instalaciones y configuracionesInstalaciones:• Sistema operativo• Dispositivos• Aplicaciones• Utilitarios

Configuraciones:• Setup• Pantalla• Red• Dispositivos


Ciclo de funcionamiento

Inicio del computador • Encendido del computador• Inicio propiamente dicho

– POST– Setup

• Carga del Sistema OperativoInicio de sesión• Carga de la aplicación• Creaciòn/Carga del archivo• Grabación del archivoCierre de sesión• Grabación del archivo final• Cierre de la aplicaciónApagar el Computador

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