arquitectura básica de computadores

1. Diseño una arquitectura Básica del P.C. La propuesta es:
Fundamentos: son 3 principios
1. - Maquina electrónica digital, que trabaja con información codificada.
2. - Programas almacenados en memoria.
3. - Posibilidad de provocar una ruptura de la secuencia de ejecuciones de un programa

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1era
Etapa.-
.- Se define que va ver un UCP.
.- Se utiliza la tecnología de la época(almacenamiento en válvulas al vacío).
.- Se toma el modelo presentado por Von Neumann

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2da
Etapa
.- Circuitos integrados de pequeña y mediana escala
CISC .-
(Computadoras de Juego de instrucciones complejo) Con esto se supera a la velocidad de
las anteriores computadoras de 5 a 10 veces.
.- Es el modelo de Von Neumann, más las micro instrucciones.
.- Núcleo de Ferrita, más rápido que las válvulas al vacío.
Compuesto por transistores (100 a 1000).

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3da
Etapa.-
.- Desarrollotecnológico de circuitos integrados (Alta escala de Integración) LSI.
.- Memoria cache ultrarápida, donde se van guardando las instrucciones comúnmente
usadas por el programador, para ser reutilizadas.
.- En un circuito se integra hasta un millón de Chips.
.- Memoria de control es obsoleta, sólo se usa un 5%; no esta basada en ningún sistema
operativo, es unidimensional.

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4ta
Etapa de la evolución
.- Eliminación de Micro-codificaciones.
.- Reduce el Tiempo del Ciclo de la Maquina.
.- Interpretación directa de las instrucciones por el Hardware.
.- Selección de un mínimo de instrucciones simples
.- Se aleja del Modelo de Von Neumann.
.- Surge la computadora del tipo RISC.
.- Computadoras de conjunto de instrucciones reducidas.
.- Memoria Cache crece y almacena datos e instrucciones básicas del sistema operativo.
.- Ya no se mide por Megaherts la velocidad sino por MIP’s.
.- El sistema Operativo define que realizara la computadora.

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CPU
Introducción
1. En su forma más simple, un sistema de computadora cuenta con una unidad
que ejecuta instrucciones de programas.
2. Esta unidad se comunica con otros subsistemas dentro de la computadora, y
a menudo controla su operación.
3. El algoritmo de solución de cualquier problema consiste en varios pasos
que deben realizarse en una secuencia específica.
4. La computadora realizar funciones especificadas por instrucciones
individuales de máquina.

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Dirección del
operando y
decodificador de
instrucción Bus Interno
de la CPU
IR
PC
Bus de
memoria
Líneas de
dirección
Líneas de
datos
MAR
MDR
R0
R(n-1)
Y
Lineas de
control de
la ALU
Suma
Resta
ALU
Z
Figura 1.: Organización de bus único para la ruta de datos dentro de la CPU

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ALGUNOS CONCEPTOS FUNDAMENTALES
1 . Traer el contenido de la localización de la memoria a la que apunte el PC. Interpretar
el contenido de esta localización como una instrucción que debe ejecutarse. Por lo tanto,
almacenarla en el registro de instrucción (IR: Instruction Register). En forma simbólica
esto puede escribirse como:
IR [[PL]]
2. Incrementar el contenido del PC en 1.
PC [PC]+1
3. Realizar las acciones especificadas por la instrucción almacenada en el IR.

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Instrucciones
Con pocas instrucciones, la mayor parte de las operaciones de los pasos 1 al 3
mencionados antes pueden llevarse a cabo con una o más de las siguientes funciones,
en alguna secuencia previamente especificada:
1. Traer el contenido de una localización dada de la memoria y cargarlo en un
registro de la CPU.
2. Almacenar una palabra de datos proveniente de un registro de la CPU en
una localización de la memoria dada.
3. Transferir una palabra de datos de un registro de la CPU a otro o a la ALU.
4. Efectuar una operación aritmética o lógica, y almacenar el resultado en un
registro de la CPU.
Ahora se examinará con cierto detalle la forma en que cada una de las funciones
anteriores se implanta en una computadora común.

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Traer una palabra de la memoria
1. MAR ← [R1]
2. Leer
3. Esperar la señal MFC
4. R2 ← [MDR]
Almacenamiento de una palabra en la memoria
1. MAR ← [R1]
2. MDR ← [R2]
3. Escribir
4. Esperar la señal MFC
Es interesante observar que los pasos 1 y 2 son independientes.
Transferencias entre registros
Ahora se examinará la transferencia de datos entre dos registros. Por ejemplo, para
transferir el contenido del registro Rl al registro R4, se necesitan las siguientes acciones:
Habilitar la compuerta de salida del registro R1 poniendo R1salida en 1 . Esto coloca el
contenido de R1 en el bus de la CPU.
Habilitar la compuerta de entrada del registro R4 poniendo R4entrada en 1. Esto carga
los datos provenientes del bus de la CPU en el registro R4.
Esta transferencia de datos puede representarse en forma simbólica
R1salida, R4entrada

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Realización de una operación aritmética o lógica
PASO ACCIÓN
1 R1salida,Yentrada
2 R2salida, Add , Zentrada
3 Zsalida , R3entrada

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Memoria
¿En qué consiste la memoria?
• Random Access Memory (memoria de acceso directo) o RAM. Un ordenador utiliza
la memoria de acceso direc- to para guardar las instrucciones y los datos temporales que se
necesitan para ejecutar las tareas. De esta manera, la Central Processing Unit (unidad
central de proceso) o CPU puede acceder rápidamente a las instrucciones y a los datos
guardados en la memoria.
RAM

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BIT y BYTE

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ASCII
Debido a que su ordenador entiende valores consistentes en unos y ceros, existe un valor binario para cada
carácter que se encuentra en el teclado. El sistema estandarizado más aceptado para la numeración de los
caracteres del teclado se llama ASCII. (se pronuncia “asqui” y representa American Standard Code for
Information Interchange, o sea, Código Estándar Americano para el Intercambio de Información.)

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