organizacion

1. OOrrggaanniizzaacciioonn ddeell
CCoommppuuttaaddoorr

2. Objetivos
Despues de estudiar este cap. el estudiante sera capaz de:
2
 Listar los tres subsistemas de un computador.
 Describir el rol de la unidad de procesamiento central (CPU).
Describir las fases fetch-decode-execute de un ciclo.
Describir la memoria principal y su espacio de
direccionamiento.
Describir el subsistema de entrada/salida.
Entender la interconeccion de subsistemas.
Describir diferentes metodos de direccionamiento de
entrada/salida.
Distinguir los dos grandes tendencias en el diseño de
computadoras.
Entender cómo el rendimiento (throughput) del ordenador se
puede mejorar mediante la canalización (pipelining) y el
procesamiento en paralelo.

3. Podemos dividir las partes que componen un ordenador en tres
grandes categorías o subsistemas: la unidad de procesamiento
central (CPU), la memoria principal y el subsistema de entrada /
salida.
3
Material informatico / computer hardware (subsistemas)

4. UUNNIIDDAADD DDEE PPRROOCCEESSAAMMIIEENNTTOO CCEENNTTRRAALL
4
LLaa uunniiddaadd ddee pprroocceessaammiieennttoo cceennttrraall ((CCPPUU)) rreeaalliizzaa
ooppeerraacciioonneess eenn llooss ddaattooss.. EEnn llaa mmaayyoorrííaa ddee llaass aarrqquuiitteeccttuurraass
ccoonnssttaa ddee ttrreess ppaarrtteess:: uunnaa uunniiddaadd aarriittmmééttiiccaa llóóggiiccaa ((AALLUU)),,
uunnaa uunniiddaadd ddee ccoonnttrrooll yy uunn ccoonnjjuunnttoo ddee rreeggiissttrrooss,, uubbiiccaacciioonneess
ddee aallmmaacceennaammiieennttoo rrááppiiddoo..

5. La unidad aritmética lógica (ALU)
La unidad aritmética lógica (ALU), realiza operaciones lógicas,
de desplazamiento y aritméticas en los datos.
5

6. Registros
Los registros son lugares de almacenamiento rápido
independiente que guardan datos en forma temporal. Registros
múltiples son necesarios para facilitar el funcionamiento del
CPU. Algunos de estos registros se muestran en la figura
anterior.
6
 Registros de datos
 Registro de Instruccion (IR)
 Contador de Programa (PC)

7. La Unidad de Control
La tercera parte de cualquier CPU es la unidad de control. La
unidad de control controla el funcionamiento de cada
subsistema. El control se logra a través de señales enviadas
desde la unidad de control a otros subsistemas.
7

8. MMEEMMOORRIIAA PPRRIINNCCIIPPAALL
8
LLaa mmeemmoorriiaa pprriinncciippaall eess eell sseegguunnddoo ssuubbssiisstteemmaa iimmppoorrttaannttee eenn
uunn eeqquuiippoo.. SSee ttrraattaa ddee uunnaa ccoolleecccciióónn ddee lluuggaarreess ddee
aallmmaacceennaammiieennttoo,, ccaaddaa uunnoo ccoonn uunn iiddeennttiiffiiccaaddoorr úúnniiccoo,, llllaammaaddoo
ddiirreecccciióónn.. LLooss ddaattooss ssee ttrraannssffiieerreenn hhaacciiaa yy ddeessddee llaa mmeemmoorriiaa eenn
ggrruuppooss ddee bbiittss llllaammaaddooss ppaallaabbrraass.. UUnnaa ppaallaabbrraa ppuueeddee sseerr uunn
ggrruuppoo ddee 88 bbiittss,, 1166 bbiittss,, 3322 bbiittss oo 6644 bbiittss ((yy ccrreecciieennddoo)).. SSii llaa
ppaallaabbrraa eess ddee 88 bbiittss,, ssee ccoonnooccee ccoommoo uunn bbyyttee.. EEll ttéérrmmiinnoo ""bbyyttee""
eess ttaann ccoommúúnn eenn CCiieenncciiaa ddee llaa CCoommppuuttaacciióónn qquuee aa vveecceess uunnaa
ppaallaabbrraa ddee 1166 bbiittss ssee ccoonnooccee ccoommoo uunnaa ppaallaabbrraa ddee 22--bbyytteess,, oo
uunnaa ppaallaabbrraa ddee 3322 bbiittss ssee ccoonnooccee ccoommoo uunnaa ppaallaabbrraa ddee 44--bbyytteess..

9. Memoria principal
9

10. Espacio de direcciones
Para acceder a una palabra en la memoria se requiere un
identificador. Aunque los programadores utilizan un nombre
para identificar una palabra (o una colección de palabras), a
nivel de hardware se identifica cada palabra por una dirección.
El número total de localidades únicas identificables en la
memoria se llama el espacio de direcciones. Por ejemplo, una
memoria de 64 kilobytes y un tamaño de palabra de 1 byte tiene
un espacio de direcciones que va desde 0 a 65,535.
10

11. 11
Direcciones de memoria son definidas usando enteros
binarios sin signo

12. Ejemplo 1
Un computador tiene 32 MB (megabytes) ddee mmeemmoorriiaa.. CCuuaannttooss bbiittss
ssoonn nneecceessaarriiooss ppaarraa ddiirreecccciioonnaarr uunn bbyyttee eenn mmeemmoorriiaa
Ejemplo 2
UUnn ccoommppuuttaaddoorr ttiieennee 112288 MMBB ddee mmeemmoorriiaa.. CCaaddaa ppaallaabbrraa eenn eessttee
ccoommppuuttaaddoorr eess ddee 88 bbyytteess.. CCuuaannttooss bbiittss ssoonn nneecceessaarriiooss ppaarraa
ddiirreecccciioonnaarr uunnaa ppaallaabbrraa eenn mmeemmoorriiaa
12

13. Ejemplo 1
Un computador tiene 32 MB (megabytes) ddee mmeemmoorriiaa.. CCuuaannttooss bbiittss
ssoonn nneecceessaarriiooss ppaarraa ddiirreecccciioonnaarr uunn bbyyttee eenn mmeemmoorriiaa
SSoolluucciióónn
EEll eessppaacciioo ddee ddiirreecccciioonn ddee mmeemmoorriiaa eess 3322 MMBB,, oo 222255 ((2255 ×× 222200)).. EEssttoo
ssiiggnniiffiiccaa qquuee nneecceessiittaammooss lloogg22 222255,, oorr 2255 bbiittss,, ppaarraa ddiirreecccciioonnaarr ccaaddaa
bbyyttee..
Ejemplo 2
UUnn ccoommppuuttaaddoorr ttiieennee 112288 MMBB ddee mmeemmoorriiaa.. CCaaddaa ppaallaabbrraa eenn eessttee
ccoommppuuttaaddoorr eess ddee 88 bbyytteess.. CCuuaannttooss bbiittss ssoonn nneecceessaarriiooss ppaarraa
ddiirreecccciioonnaarr uunnaa ppaallaabbrraa eenn mmeemmoorriiaa
SSoolluucciióónn
EEll eessppaacciioo ddee ddiirreecccciioonn ddee mmeemmoorriiaa eess 112288 MMBB,, oo 222277.. SSiinn eemmbbaarrggoo
ccaaddaa ppaallaabbrraa eess ddee oocchhoo ((2233)) bbyytteess,, qquuee ssiiggnniiffiiccaa qquuee ttiieennee 222244 ppaallaabbrraass..
EEssttoo ssiiggnniiffiiccaa qquuee nneecceessiittaammooss lloogg22 222244,, oorr 2244 bbiittss,, ppaarraa ddiirreecccciioonnaarr
ccaaddaa ppaallaabbrraa..
13

14. 14
Tipos de Memoria
Existen pprriinncciippaallmmeennttee ddooss ttiippooss ddee mmeemmoorriiaa:: RRAAMM yy RROOMM..
Random access memory (RAM)
 Static RAM (SRAM)
 Dynamic RAM (DRAM)
Read-only memory (ROM)
 Programmable read-only memory (PROM).
 Erasable programmable read-only memory (EPROM).
 Electrically erasable programmable read-only memory (EEPROM).

15. Jerarquia de la memoria
Los usuarios de computadoras necesitan una gran cantidad de
memoria, especialmente memoria rápida y barata. Esta demanda
no siempre es posible satisfacer – memoria muy rápida no suele
ser barata. El compromiso tiene que ser hecho. La solución
consiste en los niveles jerárquicos de la memoria.
15
Jerarquia de la memoria

16. Memoria cache
La memoria caché es más rápida que la memoria principal, pero
más lenta que la CPU y sus registros. La memoria caché, que
normalmente es de tamaño pequeño, se coloca entre la CPU y la
memoria principal.
16
Memoria cache

17. SSUUBBSSIISSTTEEMMAA EENNTTRRAADDAA/SSAALLIIDDAA
El tercer subsistema importante en un computador es la colección
de dispositivos referidos como el subsistema de entrada/salida
(E/S). Este subsistema permite al computador comunicarse con el
mundo exterior y almacenar programas y datos incluso cuando el
aparato está apagado. Dispositivos de entrada/salida pueden ser
dividido en dos grandes categorías: dispositivos de nnoo--
aallmmaacceennaammiieennttoo y de aallmmaacceennaammiieennttoo..
17

18. Dispositivos de no-almacenamiento
DDiissppoossiittiivvooss ddee nnoo--aallmmaacceennaammiieennttoo ppeerrmmiitteenn aa llaa mmeemmoorriiaa//CCPPUU
ccoommuunniiccaarrssee ccoonn eellmmuunnddoo eexxtteerriioorr,, ppeerroo eellllooss nnoo ppuueeddeenn
aallmmaacceennaarr iinnffoorrmmaacciioonn..
 Teclado y monitor
 Impresora
18

19. Dispositivos de almacenamiento
Dispositivos de almacenamiento, aunque se clasifican como
dispositivos I/O, puede almacenar grandes cantidades de
información a ser recuperada en un momento posterior. Son más
baratos que la memoria principal, y sus contenidos no son
volátiles -- es decir, no se borra cuando el computador está
apagado. A veces se refiere a dispositivos auxiliares de
almacenamiento. Podemos clasificarlos ya sea magnéticos u
ópticos.
19

20. Un disco magnetico
20

21. Una cinta magnetica
21

22. Creacion y uso del CD-ROM
22

23. Introduccion a la Ciencia de la Computacion - CC101 23 Velocidades de CD-ROM

24. 24
Formato de CD-ROM

25. 25
Haciendo un CD-ROM

26. 26
Haciendo un CD-RW

27. 27
Capacidades del DVD

28. IINNTTEERRCCOONNEEXXIIÓÓNN DDEE SSUUBBSSIISSTTEEMMAASS
Las secciones anteriores describen las características de los tres
subsistemas (CPU, memoria principal, y E/S) en un equipo
independiente. En esta sección, se explora cómo estos tres
subsistemas están interconectados. La interconexión juega un
papel importante ya que la información debe ser intercambiada
entre los tres subsistemas..
28

29. Conectando CPU y memoria
La memoria y el CPU estan normalmente conectados por tres
grupos de conexiones, cada una llamada una bus: data bus,
address bus y control bus.
29
Conectando CPU y memoria usando tres buses

30. Conectando dispositivos E/S (I/O)
Dispositivos I/O no pueden ser conectados directamente a los
buses que conectan la CPU y la memoria, porque la naturaleza de
dispositivos I/O es diferente de la naturaleza de la CPU y la
memoria. Dispositivos I/O son electromecánicos, magnéticos o
dispositivos ópticos, mientras que la CPU y la memoria son
dispositivos electrónicos. Dispositivos I/O también operan a una
velocidad mucho más lenta que la CPU/memoria. Hay una
necesidad de algún tipo de intermediario para manejar esta
diferencia. Dispositivos de entrada/salida por consiguiente, se
adjuntan a los buses a través de controladores de entrada/salida o
interfaces. Hay un controlador específico para cada dispositivo de
entrada/salida.
30

31. 31
Conectando dispositivos I/O a los buses

32. 32
Controlador SCSI (Small Computer System Device)

33. 33
Controlador FireWire (iLink / IEEE 1394 -> peer-to-peer)

34. 34
Controlador USB (Universal Serial Bus) → slave-master

35. Direccionamiento de dispositivos E/S (I/O)
La CPU suele utilizar el mismo bus de datos para leer o escribir
datos en la memoria principal y de I/O. La única diferencia es la
instrucción. Si la instrucción se refiere a una palabra en la
memoria principal, la transferencia de datos es entre la memoria
principal y la CPU. Si la instrucción se identifica un dispositivo
de entrada-salida, la transferencia de datos entre el dispositivo
I/O y la CPU. Hay dos métodos para el manejo de
direccionamiento de dispositivos I/O: I/O aislado y memoria-mapeada
I/O.
35

36. 36
Direccionamiento de I/O aislado

37. 37
Direccionamiento de I/O memoria-mapeado

38. PPRROOGGRRAAMMAA DDEE EEJJEECCUUCCIIÓÓNN
Hoy en día, las ccoommppuuttaaddoorraass ddee pprrooppóóssiittoo ggeenneerraall propósito
general utilizan un conjunto de instrucciones llamado pprrooggrraammaa
para procesar datos. Un computador ejecuta el programa para
crear datos de salida a partir de datos de entrada. Tanto el
programa como los datos se almacenan en la memoria.
38
Al final de este capítulo se dan algunos ejemplos de
cómo un hipotético simple ordenador ejecuta un
programa.

39. Ciclo de máquina
La CPU utiliza repetidamente ciclos de máquina para ejecutar las
instrucciones en el programa, uno por uno, de principio a fin. Un
ciclo simplificado puede constar de tres fases: buscar (fetch),
decodificar (decode) y ejecutar (execute).
39
Los pasos de un ciclo

40. 40
Operación entrada/salida
Los comandos son necesarios ppaarraa ttrraannssffeerreenncciiaa ddee ddaattooss ddeessddee
ddiissppoossiittiivvooss II//OO aall CCPPUU yy llaa mmeemmoorriiaa.. DDeebbiiddoo aa qquuee llooss
ddiissppoossiittiivvooss II//OO ooppeerraann aa vveelloocciiddaaddeess mmuucchhoo mmááss lleennttaass qquuee eell
CCPPUU,, eell ffuunncciioonnaammiieennttoo ddee llaa CCPPUU ddeebbee sseerr ddee aallgguunnaa mmaanneerraa
ssiinnccrroonniizzaaddaa ccoonn llooss ddiissppoossiittiivvooss ddee eennttrraaddaa--ssaalliiddaa.. TTrreess mmééttooddooss
ssee hhaann iiddeeaaddoo ppaarraa eessttaa ssiinnccrroonniizzaacciióónn:: pprrooggrraammmmeedd II//OO,,
iinntteerrrruupptt ddrriivveenn II//OO,, yy ddiirreecctt mmeemmoorryy aacccceessss ((DDMMAA))..
 Programmed I/O
 Interrupt driven I/O
 Direct memory access (DMA)

41. 41
Programmed I/O

42. 42
Interrupted-driven I/O

43. 43
Conexión DMA al bus general

44. 44
Entrada/salida DMA

45. DDIIFFEERREENNTTEESS AARRQQUUIITTEECCTTUURRAASS
La arquitectura y la organización de los ordenadores ha pasado
por muchos cambios en las últimas décadas. Aqui discutiremos
algunas arquitecturas comunes y la organización que difiere de la
arquitectura simple del computador, que discutimos antes.
45

46. 46
CISC
CISC (Complex Instruction SSeett CCoommppuutteerr)) eess ssiinnóónniimmoo ddee
ccoommpplleejjoo ccoonnjjuunnttoo ddee iinnssttrruucccciioonneess ddeell ccoommppuuttaaddoorr.. LLaa eessttrraatteeggiiaa
ddeettrrááss ddee llaass aarrqquuiitteeccttuurraass CCIISSCC eess tteenneerr uunn ggrraann ccoonnjjuunnttoo ddee
iinnssttrruucccciioonneess,, iinncclluuyyeennddoo llaass mmááss ccoommpplleejjaass.. PPrrooggrraammaacciióónn ddee
ccoommppuuttaaddoorreess bbaassaaddooss eenn CCIISSCC eess mmááss ffáácciill qquuee eenn oottrrooss ddiisseeññooss
ppoorrqquuee hhaayy uunnaa ssoollaa iinnssttrruucccciióónn,, ttaannttoo ppaarraa ttaarreeaass ssiimmpplleess ccoommoo
ccoommpplleejjaass.. LLooss pprrooggrraammaaddoorreess,, ppoorr lloo ttaannttoo,, nnoo ttiieennee qquuee eessccrriibbiirr
uunnaa sseerriiee ddee iinnssttrruucccciioonneess ppaarraa rreeaalliizzaarr uunnaa ttaarreeaa ccoommpplleejjaa..

47. 47
RISC
CISC (Reduced Instruction SSeett CCoommppuutteerr)) eess ssiinnóónniimmoo ddee
ccoonnjjuunnttoo rreedduucciiddoo ddee iinnssttrruucccciioonneess ddeell ccoommppuuttaaddoorr.. LLaa eessttrraatteeggiiaa
ddeettrrááss ddee llaa aarrqquuiitteeccttuurraa RRIISSCC eess tteenneerr uunn ppeeqquueeññoo ccoonnjjuunnttoo ddee
iinnssttrruucccciioonneess qquuee hhaacceenn uunn nnúúmmeerroo mmíínniimmoo ddee ooppeerraacciioonneess
ssiimmpplleess.. IInnssttrruucccciioonneess ccoommpplleejjaass ssoonn ssiimmuullaaddaass uuttiilliizzaannddoo uunn
ssuubbccoonnjjuunnttoo ddee iinnssttrruucccciioonneess ssiimmpplleess.. PPrrooggrraammaacciióónn eenn RRIISSCC eess
mmááss ddiiffíícciill yy ccoonnssuummee mmaass ttiieemmppoo qquuee eenn oottrrooss ddiisseeññooss,, ppoorrqquuee llaa
mmaayyoorrííaa ddee llaass iinnssttrruucccciioonneess ccoommpplleejjaass ssoonn ssiimmuullaaddaass uuttiilliizzaannddoo
iinnssttrruucccciioonneess sseenncciillllaass..

48. 48
Pipelining (canalización)
Hemos aprendido que un equipo utiliza ttrreess ffaasseess,, ffeettcchh,, ddeeccooddee yy
eexxeeccuuttee,, ppaarraa ccaaddaa iinnssttrruucccciióónn.. EEnn llaass pprriimmeerraass ccoommppuuttaaddoorraass,,
eessttaass ttrreess ffaasseess nneecceessiittaabbaann sseerr hheecchhaass eenn sseerriiee ppaarraa ccaaddaa
iinnssttrruucccciióónn.. EEnn oottrraass ppaallaabbrraass,, iinnssttrruucccciióónn nn ttiieennee qquuee tteerrmmiinnaarr
ttooddaass eessttaass ffaasseess aanntteess qquuee llaa iinnssttrruucccciióónn ddee nn ++ 11 ppuueeddaa ccoommeennzzaarr
ssuuss pprrooppiiaass ffaasseess.. LLaass ccoommppuuttaaddoorraass mmooddeerrnnaass uuttiilliizzaann uunnaa
ttééccnniiccaa llllaammaaddaa ppiippeelliinniinngg ppaarraa mmeejjoorraarr eell rreennddiimmiieennttoo ((eell
nnúúmmeerroo ttoottaall ddee iinnssttrruucccciioonneess rreeaalliizzaaddaass eenn ccaaddaa ppeerrííooddoo ddee
ttiieemmppoo)).. LLaa iiddeeaa eess qquuee ssii llaa uunniiddaadd ddee ccoonnttrrooll ppuueeddee hhaacceerr ddooss oo
ttrreess ddee eessttaass ffaasseess aall mmiissmmoo ttiieemmppoo,, llaa ssiigguuiieennttee iinnssttrruucccciióónn ppuueeddee
ccoommeennzzaarr aanntteess ddee qquuee llaa aanntteerriioorr hhaayyaa ffiinnaalliizzaaddoo..

49. 49
Pipelining

50. 50
Procesamiento paralelo
Tradicionalmente, un equipo tenía uunnaa ssoollaa uunniiddaadd ddee ccoonnttrrooll,, uunnaa
úúnniiccaa uunniiddaadd aarriittmmééttiiccaa llóóggiiccaa yy uunnaa ssiimmppllee uunniiddaadd ddee mmeemmoorriiaa..
CCoonn llaa eevvoolluucciióónn ddee llaa tteeccnnoollooggííaa yy llaa ccaaííddaa eenn eell ccoossttoo ddeell
hhaarrddwwaarree ddeell ccoommppuuttaaddoorr,, hhooyy ppooddeemmooss tteenneerr uunn ssoolloo eeqquuiippoo ccoonn
mmúúllttiipplleess uunniiddaaddeess ddee ccoonnttrrooll,, vvaarriiaass uunniiddaaddeess aarriittmmééttiiccaass llóóggiiccaass
yy mmúúllttiipplleess uunniiddaaddeess ddee mmeemmoorriiaa.. EEssttaa iiddeeaa ssee ccoonnooccee ccoommoo
pprroocceessaammiieennttoo ppaarraalleelloo.. AAll iigguuaall qquuee eell ppiippeelliinniinngg,, eell
pprroocceessaammiieennttoo ppaarraalleelloo ppuueeddee mmeejjoorraarr eell rreennddiimmiieennttoo..
Una taxonomía de la organización del computador

51. 51
Organización SISD

52. 52
Organización SIMD

53. 53
Organización MISD

54. 54
Organización MIMD

55. UUNN SSIIMMPPLLEE CCOOMMPPUUTTAADDOORR
Para explicar la arquitectura de los ordenadores, así como su
proceso de instrucción, se introduce un simple (no-realista)
computador. Nuestro sencillo computador tiene tres
componentes: la CPU, la memoria y un subsistema de
entrada/salida.
55

56. 56
Componentes de un computador simple

57. 57
Conjunto de instrucciones
Nuestro sencillo computador eess ccaappaazz ddee tteenneerr uunn ccoonnjjuunnttoo ddee
iinnssttrruucccciioonneess ddee ddiieecciissééiiss iinnssttrruucccciioonneess,, aa ppeessaarr ddee qquuee eessttáá
uuttiilliizzaannddoo ssóólloo ccaattoorrccee ddee eessttaass iinnssttrruucccciioonneess.. CCaaddaa iinnssttrruucccciióónn
ddeell ccoommppuuttaaddoorr ssee ccoommppoonnee ddee ddooss ppaarrtteess:: eell ccóóddiiggoo ddee
ooppeerraacciióónn ((ooppccooddee)) yy eell ooppeerraannddoo((ss)).. EEll ooppccooddee eessppeecciiffiiccaa eell
ttiippoo ddee ooppeerraacciióónn qquuee ssee rreeaalliizzaarráá eenn eell ooppeerraannddoo((ss)).. CCaaddaa
iinnssttrruucccciióónn ccoonnssttaa ddee ddiieecciissééiiss bbiittss ddiivviiddiiddoo eenn ccuuaattrroo ccaammppooss ddee
44 bbiittss.. EEll ccaammppoo mmaass aa llaa iizzqquuiieerrddaa ccoonnttiieennee eell ooppccooddee yy llooss oottrrooss
ttrreess ccaammppooss ccoonnttiieennee eell ooppeerraannddoo oo llaa ddiirreecccciióónn ddeell ooppeerraannddoo((ss))..

58. 58
Formato y diferentes tipos de instrucciones

59. 59
Procesando las instrucciones
Nuestro simple computador, como llaa mmaayyoorrííaa ddee llooss eeqquuiippooss,,
uuttiilliizzaa cciiccllooss ddee mmááqquuiinnaa.. UUnn cciicclloo ssee ccoommppoonnee ddee ttrreess ffaasseess::
bbuussccaarr,, ddeeccooddiiffiiccaarr yy eejjeeccuuttaarr.. DDuurraannttee llaa ffaassee ddee bbuussccaarr,, llaa
iinnssttrruucccciióónn ccuuyyaa ddiirreecccciióónn eessttáá ddeetteerrmmiinnaaddaa ppoorr eell PPCC ssee oobbttiieennee
ddee llaa mmeemmoorriiaa yy ssee ccaarrggaa eenn eell IIRR.. EEll PPCC ssee iinnccrreemmeennttaa ppaarraa
aappuunnttaarr aa llaa ssiigguuiieennttee iinnssttrruucccciióónn.. DDuurraannttee llaa ffaassee ddee
ddeeccooddiiffiiccaacciióónn,, llaa iinnssttrruucccciióónn eenn eell IIRR eess ddeeccooddiiffiiccaaddaa yy llooss
ooppeerraannddooss nneecceessaarriiooss ssee bbuussccaann eenn eell rreeggiissttrroo oo eenn llaa mmeemmoorriiaa..
DDuurraannttee llaa ffaassee ddee eejjeeccuucciióónn,, llaa iinnssttrruucccciióónn ssee eejjeeccuuttaa yy llooss
rreessuullttaaddooss ssee ccoollooccaann eenn llaa ppoossiicciióónn aaddeeccuuaaddaa ddee mmeemmoorriiaa oo ddee
rreeggiissttrroo.. UUnnaa vveezz qquuee llaa tteerrcceerraa ffaassee ssee hhaa ccoommpplleettaaddoo,, llaa uunniiddaadd
ddee ccoonnttrrooll ssee iinniicciiaa eell cciicclloo ddee nnuueevvoo,, ppeerroo aahhoorraa eell PPCC eessttáá
aappuunnttaannddoo aa llaa ssiigguuiieennttee iinnssttrruucccciióónn.. EEll pprroocceessoo ccoonnttiinnúúaa hhaassttaa
qquuee llaa CCPPUU lllleeggaa aa uunnaa iinnssttrruucccciióónn HHAALLTT..

60. Introduccion a la Ciencia de la Computacion - CC101 60

61. 61
Un ejemplo
Vamos a mostrar cómo nuestro ordenador ssiimmppllee ppuueeddee aaggrreeggaarr
ddooss nnúúmmeerrooss eenntteerrooss AA yy BB yy ccrreeaarr eell rreessuullttaaddoo ccoommoo CC.. SSee
ssuuppoonnee qquuee llooss eenntteerrooss ssee eennccuueennttrraann eenn ffoorrmmaattoo ccoommpplleemmeennttoo ddee
ddooss.. MMaatteemmááttiiccaammeennttee,, ssee mmuueessttrraa eessttaa ooppeerraacciióónn ccoommoo::
SSuuppoonneemmooss qquuee llooss ddooss pprriimmeerrooss nnúúmmeerrooss eenntteerrooss ssee aallmmaacceennaann
eenn ppoossiicciioonneess ddee mmeemmoorriiaa ((4400))1166 yy ((4411))1166 yy eell rreessuullttaaddoo ddeebbee sseerr
aallmmaacceennaaddoo eenn ppoossiicciióónn ddee mmeemmoorriiaa ((4422))1166.. PPaarraa hhaacceerr llaa ssiimmppllee
aaddiicciióónn ssee nneecceessiittaa cciinnccoo iinnssttrruucccciioonneess::

62. En el lenguaje de nuestro simple ccoommppuuttaaddoorr,, eessaass cciinnccoo
iinnssttrruucccciioonneess ssoonn ccooddiiffiiccaaddaass ccoommoo::
Introduccion a la Ciencia de la Computacion - CC101 62

63. 63
Almacenando programa y datos
Podemos almacenar el programa de cinco llíínneeaass eenn llaa mmeemmoorriiaa aa
ppaarrttiirr ddee llaa llooccaalliizzaacciióónn ((0000))1166 aa ((0044))1166.. YYaa ssaabbeemmooss qquuee llooss ddaattooss
nneecceessiittaann sseerr aallmmaacceennaaddooss eenn uubbiiccaacciioonneess ddee mmeemmoorriiaa ((4400))1166,,
((4411))1166,, yy ((4422))1166..
Ciclos
NNuueessttrroo ccoommppuuttaaddoorr uuttiilliizzaa uunn cciicclloo ppoorr iinnssttrruucccciióónn.. SSii tteenneemmooss
uunn ppeeqquueeññoo pprrooggrraammaa ccoonn cciinnccoo iinnssttrruucccciioonneess,, tteenneemmooss cciinnccoo
cciiccllooss.. TTaammbbiiéénn ssaabbeemmooss qquuee ccaaddaa cciicclloo ssee hhaaccee nnoorrmmaallmmeennttee ddee
ttrreess ppaassooss:: bbuussccaarr,, ddeeccooddiiffiiccaarr,, eejjeeccuuttaarr.. DDee mmoommeennttoo,,
ssuuppoonnggaammooss qquuee tteenneemmooss qquuee aaññaaddiirr 116611 ++ 225544 == 441155.. LLooss
nnúúmmeerrooss ssee mmuueessttrraann eenn llaa mmeemmoorriiaa eenn hheexxaaddeecciimmaall eess,, ((0000AA11))1166,,
((0000FFEE))1166,, yy ((001199FF))1166..

64. 64
Situación de ciclo 1

65. 65
Situación de ciclo 2

66. 66
Situación de ciclo 3

67. 67
Situación de ciclo 4

68. 68
Situación de ciclo 5

69. 69
Otro ejemplo
En ejemplo anterior supusimos que llooss ddooss eenntteerrooss qquuee ssee ssuummaann
yyaa eessttaabbaann eenn llaa mmeemmoorriiaa.. TTaammbbiiéénn aassuummiimmooss qquuee eell rreessuullttaaddoo ddee
llaa aaddiicciióónn ssee lllleevvaarráá aa ccaabboo eenn llaa mmeemmoorriiaa.. PPooddeemmooss pprreegguunnttaarr
ccóómmoo aallmmaacceennaarr llooss ddooss eenntteerrooss qquuee qquueerreemmooss ssuummaarr eenn llaa
mmeemmoorriiaa,, oo ccóómmoo uussaarr eell rreessuullttaaddoo ccuuaannddoo ssee aallmmaacceennaa eenn llaa
mmeemmoorriiaa.. EEnn uunnaa ssiittuuaacciióónn rreeaall,, pprrooppoorrcciioonnaammooss llooss ddooss pprriimmeerrooss
eenntteerrooss aa llaa mmeemmoorriiaa mmeeddiiaannttee uunn ddiissppoossiittiivvoo ddee eennttrraaddaa ccoommoo eell
tteeccllaaddoo,, yy pprreesseennttaammooss eell tteerrcceerr eenntteerroo aa ttrraavvééss ddee uunn ddiissppoossiittiivvoo
ddee ssaalliiddaa ccoommoo uunn mmoonniittoorr.. OObbtteenncciióónn ddee ddaattooss aa ttrraavvééss ddee uunn
ddiissppoossiittiivvoo ddee eennttrraaddaa nnoorrmmaallmmeennttee ssee llllaammaa uunnaa ooppeerraacciióónn ddee
lleeccttuurraa,, mmiieennttrraass qquuee eell eennvvííoo ddee ddaattooss aa uunn ddiissppoossiittiivvoo ddee ssaalliiddaa
nnoorrmmaallmmeennttee ssee llllaammaa uunnaa ooppeerraacciióónn ddee eessccrriittuurraa.. PPaarraa hhaacceerr
nnuueessttrroo pprrooggrraammaa aanntteerriioorr mmááss pprrááccttiiccoo,, eess nneecceessaarriioo mmooddiiffiiccaarrlloo
ddee llaa ssiigguuiieennttee mmaanneerraa::

70. En nuestro ordenador podemos simular llaass ooppeerraacciioonneess ddee lleeccttuurraa
yy eessccrriittuurraa uuttiilliizzaannddoo llaass iinnssttrruucccciioonneess ccaarrggaarr ((LLOOAADD)) yy
aallmmaacceennaarr ((SSTTOORREE)).. AAddeemmááss,, LLOOAADD yy SSTTOORREE lleeeenn ddaattooss ddee
eennttrraaddaa aa llaa CCPPUU yy eessccrriibbeenn ddaattooss ddeell CCPPUU.. NNeecceessiittaammooss ddooss
iinnssttrruucccciioonneess ppaarraa lleeeerr llooss ddaattooss eenn llaa mmeemmoorriiaa oo eessccrriibbiirr ddaattooss
ffuueerraa ddee llaa mmeemmoorriiaa.. LLaa ooppeerraacciióónn ddee lleeccttuurraa eess::
70

71. 71
LLaa ooppeerraacciióónn ddee eessccrriittuurraa eess llaa ssiigguuiieennttee::
La operación de entrada siempre debe leer datos de un
dispositivo de entrada en la memoria: la operación de salida
siempre debe escribir los datos de la memoria a un
dispositivo de salida.

72. Operaciones de 1 a 4 son para la entrada yy ooppeerraacciioonneess 99 yy 1100 ssoonn
ppaarraa llaa ssaalliiddaa.. CCuuaannddoo eejjeeccuuttaammooss eessttee pprrooggrraammaa,, eessppeerraa aa qquuee eell
uussuuaarriioo iinnggrreessee ddooss eenntteerrooss eenn eell tteeccllaaddoo yy pprreessiioonnee llaa tteeccllaa eenntteerr..
EEll pprrooggrraammaa eennttoonncceess ccaallccuullaa llaa ssuummaa yy mmuueessttrraa eell rreessuullttaaddoo eenn eell
mmoonniittoorr..
72
EEll pprrooggrraammaa eess ccooddiiffiiccaaddoo ccoommoo::