Tema 1: Introducción (otra perspectiva)

Vista de Alto Nivel del
Funcionamiento del
Computador
Interconectividad
Del capítulo 3 del libro
“Organización y Arquitectura de Computadores”
William Stallings
Concepto de Programa
Sistemas “cableados” son poco flexibles
Hardware de propósito general puede
realizar diferentes tareas con las señales
de control apropiadas
En vez de “re-cablear”, suministrar un
nuevo conjunto de señales de control
¿Qué es un programa?
Una secuencia de pasos
En cada paso, se realiza una operación
aritmética o lógica
Para cada operación, se necesita un
conjunto diferente de señales de control
Unidad de control
Para cada operación, se tiene un código
único
Ejemplo: ADD, MOVE
Un módulo hardware “lee” el código y
genera las señales de control apropiadas
¡Esto es un computador!
Componentes
Unidad de Control y Unidad AritméticoLógica constituyen la CPU
Instrucciones y datos se tienen que
introducir en el sistema y los resultados
“salir” de él
Entrada/Salida
Se necesita almacenar las instrucciones y
los datos
Memoria
Componentes
Top Level View
Ciclo de Instrucción
Dos pasos:
Captura (“Fetch”)
Ejecución
Ciclo de captura o búsqueda
El Contador de Programa (Program Counter, PC)
mantiene la dirección de la próxima instrucción
que tiene que capturar
El procesador “captura” la instrucción desde la
posición de memoria a la que apunta el PC
Se incrementa el PC
A menos que se diga otra cosa (condiciones de salto)
Se carga la instrucción en el Registro de
Instrucción (Instruction Register, IR)
El procesador “interpreta” la instrucción y realiza
las acciones requeridas para su ejecución
Ciclo de ejecución
Procesador-memoria
Transferencia de datos entre la CPU y la memoria
Procesador-I/O
Transferencia de datos entre la CPU y el módulo de I/O
Procesado de datos
Se realiza alguna operación aritmética o lógica sobre datos
Control
Se altera la secuencia de operaciones
Ejemplo: salto
Alguna combinación de las anteriores
Ejemplo de ejecución de un
programa
Conectividad
Todas las unidades deben estar
conectadas
Diferentes tipos de conexión para
diferentes tipos de unidades
Memoria
Entrada/Salida
CPU
Módulos del Computador
Conexionado de Memoria
Recibe y envía “datos”
Recibe “direcciones” (de localizaciones de
datos)
Recibe “señales de control”
Read
Write
Conexionado I/O (I)
Similar a la memoria (desde el punto de
vista del procesador)
Input
Recibe “datos” desde el periférico
Envía “datos” al procesador
Output
Recibe “datos” desde el procesador
Envía “datos” al periférico
Conexionado I/O (II)
Recibe “señales de control” desde el
procesador
Envía “señales de control” a los periféricos
Recibe “direcciones” desde el procesador
Ejemplo: número de puerto para identificar al
periférico
Envía “señales de control” al procesador
(interrupciones)
Conexionado CPU
Lee (recibe) “instrucciones” y “datos”
Escribe (envía) “datos” de salida (después
de procesados)
Envía “señales de control” a las otras
unidades
Recibe (y actúa) “señales de control”
(interrupciones)
Buses
Hay un determinado número de sistemas
que se pueden interconectar
Las estructuras de buses sencillas y
múltiples son las más habituales
Ejemplo: Bus de Control / Dirección / Datos
¿Qué es un Bus?
Un camino de comunicación conectando
dos o más dispositivos
Las líneas de alimentación no se
consideran buses
Bus de datos
Lleva “datos”
Ojo, no hay diferencia entre “datos” e
“instrucciones” a este nivel
La “anchura” es clave para determinar las
prestaciones del sistema
8, 16, 32, 64 bit
Bus de direcciones
Necesidad de identificar el origen y el
destino de los datos
Ejemplo: la CPU necesita leer una
instrucción (datos) desde una
determinada posición de memoria
La anchura del bus determina la máxima
capacidad de memoria del sistema
Ejemplo: el 8080 tiene un bus de direcciones
de 16 bits lo que significa un espacio de
direcciones de 64k
Bus de control
Información de control y temporización
Señales read/write de la memoria
Interrupciones
Señales de reloj
Esquema de Interconexión
Buses “físicos”
¿Cómo son los buses?
Líneas paralelas en las placas de circuito
impreso
Cable plano
Conectores paralelos en las placas madre
Ejemplo: PCI
En general, conjunto de hilos
Arquitectura de Bus