estructuras del PC

1. Tema 1: Introducción a
Estructura de Computadores
Conceptos básicos y visión histórica

2. Programa de Teoría
1. Introducción.
2. Lenguaje Máquina.
3. Lenguaje Ensamblador.
4. Ruta de Datos y Unidad de Control.
5. Unidad Aritmético-Lógica (ALU).
6. Sistema de Entrada-Salida.
7. Memoria.

3. Contenido
• ¿Qué es un computador?
• Descripción funcional:
Arquitectura de von Neumann
• Orígenes y evolución histórica.
• Parámetros característicos de un computador.

4. ¿Qué es un computador?
 Concepto de computador
 Máquina de estados finitos: FSM
 Arquitectura von Neumann
 Ruta de datos
 Unidad de Control
 Memoria de programa y datos

5. FSM + Datapath

6. Arquitectura von Neumann
 Ruta de datos
 Responsable de realizar cálculos
 Registros, unidades funcionales,
unidades de interconexión
 Unidad de control
 Responsable de ordenar cálculos
 Secuenciador, registros, pilas...
 Memoria de programa y datos

7. Estructura de un
computador
Procesador
Unidad
de Control
Ruta de datos
Unidad
Aritmético-
Lógica
Memoria
Entrada
Salida
Computador

8. Ruta de datos
 Unidades funcionales
 Realizan operaciones aritméticas y/o
lógicas
 ALUs, desplazadores, multiplicadores
 Registros de la ruta de datos
 Almacenan resultados temporales
 Unidades de interconexión
 Multiplexores y/o buses

9. Unidad de Control
 Contador de programa
 Dirección de la instrucción en curso
 Se incrementa en cada ciclo
 Registro de instrucción
 Código de la instrucción en curso
 Secuenciador
 Genera señales para cada instrucción
 Actualiza el Contador de Programa

10. Secuenciador
 Captación de la instrucción
 Leer dirección del Contador de Programa
 Incrementar el Contador de Programa
 Decodificación de la instrucción
 Ejecución de la instrucción
 Captura de operandos
 Operación
 Escritura de resultados

11. Ejemplo de procesador

12. Necesidad de cómputo
Antecedentes históricos
 Ábaco
 Máquina de Pascal (1642). Suma
 Máquina de Leibniz (fin s. XVII).
Multiplica y divide
 Telar de Jacquard (med. XVIII)
Tarjetas perforadas

13. El ábaco

14. La pascalina

15. La máquina de
calcular de Leibniz

16. Telar de Jacquard

17. La era moderna
Computadores mecánicos
 Charles Babbage:
 Máquina diferencial. Calcular tablas de
artillería.
 Máquina analítica. Programable, con E/S,
memoria, unidad de cálculo
Computadores eléctricos
 Clasificadora de Höllerith (1886):
Primer ordenador eléctrico

18. Charles Babbage
Máquina de diferencias

19. Charles Babbage
Máquina analítica
Ada
Lovelace

20. Clasificadora de Höllerith

21. Computadores
electromecánicos
 Zuse (1941) primer computador de relés
 Howard Aiken (IBM)
 Mark I, II, III y IV (1943-52)

22. Electromecánicos: Mark I
Howard Aiken: “Si Babbage hubiera nacido en el
siglo XX nos habríamos quedado sin trabajo”

23. Computadores electrónicos
1ª generación: Válvula de vacío
 ENIAC (1945-55), Eckert & Mauchly
 John von Neumann: EDVAC (1945)
 Bases de la arquitectura de computadores
moderna
 EDSAC (Wilkes,1949): programa
almacenado y coma flotante
 UNIVAC I (1951): computador
fabricado en serie

24. Electrónicos (válvulas):
ENIAC
John Mauchly
John P. Eckert

25. Computadores electrónicos
2ª generación: El transistor
 1946: los laboratorios Bell inventan el
transistor
 Leprechaun, 1956: primer computador basado
en transistores
 Burroughs B5000: primer ordenador de
estructura de pila
 IBM Stretch, IBM 1410, PDP-1 (DEC), UNIVAC
1100

26. El transistor: 2ª generación
Shockley
Bardain
Brattain
/

27. Electrónica integrada 3ª generación:
Circuito Integrado
 J. Kilby inventa el circuito integrado en 1958
 Inicialmente, es un chip con algunos
transistores (SSI)
 A finales de los 60, ya son cientos de
transistores (MSI)
 1975, decenas de miles de transistores en un
chip (LSI)
 Grandes familias de computadores
 Burroughs B2500, IBM 360, CDC 6500, PDP
5, UNIVAC 1108

28. Circuito integrado:
3ª generación
Jack Kilby

29. El microprocesador (4004)

30. ¿4ª generación?
El Microprocesador
 Intel 4004: primer microprocesador
comercial
 Aparecen los lenguajes de
programación de alto nivel

31. Parámetros característicos
 Tamaño de palabra
 Frecuencia de reloj
 Medidas de rendimiento
 MIPS, MFLOPS
 Pruebas sintéticas: SPECint, SPECfp

32. Conceptos importantes
 Estructura de un computador
 Descomposición funcional
 Fundamentos de la ejecución de un
programa
 Evolución tecnológica
 Parámetros característicos y evaluación
del rendimiento