I Unidad - Introducción a los Microprocesadores y Microcontroladores

Asignatura: Arquitectura de Máquinas Computadoras I
Carrera: Ingeniería en Computación
Profesor: Fauto Palacio Amador, Ing
Fauto Palacio
Objetivo General
• -Adquirir y aplicar conocimientos de la arquitectura,
organización, funcionamiento de los Microprocesadores y
Microcontroladores, a través de aplicaciones ingenieriles
sencillas, procesos y estrategias de aprendizaje científicos
técnicos y en el marco de la aplicación de los componentes
formativos declarados, para proporcionar soluciones a
problemas de ingeniería del entorno nacional.
Fauto Palacio
Plan Temático
Fauto Palacio
Sistema de Evaluación
Fauto Palacio
Textos básicos
Bibliografía
• Brey, B. (2006). The Intel Microprocessors 8086/8088, 80186, 80286, 80386,
80486, Pentium, Pentium Pro, Processor, Pentium II, Pentium III, Pentium 4.
Architecture, Programming and Interfacing (Séptima Edición). México, Pearson.
• Angulo Usategui, J. M. (2003). Microcontroladores PIC. Diseño práctico de
aplicaciones (Tercera Edición). México, Mc Graw Hill.
Textos Complementarios
• Valdés, F. E. & Pallas, R. (2007). MICROCONTROLADORES. Fundamentos y
aplicaciones PIC (Primera Edición). México, Marcombo.
• Mandado Pérez, E. (2007). Microcontroladores PIC: Sistema Integrado para el
Autoaprendizaje. España, Marcombo.
Fauto Palacio
UNIDAD I: Arquitectura del Microprocesador
Contenido
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Información General del Curso - Introducción
Introducción a las Computadoras Digitales
Clasificación de los Computadores
Conceptos generales de arquitectura de máquinas computadoras
Evolución de las máquinas computadoras (Generaciones)
Arquitectura de un Microprocesador Típico
Organización de las maquinas computadoras
Arquitectura Básica del Computador
Ejercicios.
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Objetivos Particulares
• Definir la arquitectura y organización de las computadoras, especificando
las partes estructurales sobre la base de su objetivo, características y
función, de forma clara y precisa.
• Diferenciar el Microprocesador del Micro controlador, enfatizando en el
propósito de cada uno, su nivel de integración, arquitectura y forma de
aplicación.
• Reconocer las ventajas e importancia de los Microprocesadores y
Microcontroladores, como base para implementar soluciones a
problemas de ingeniería, asumiendo el compromiso ético de buscar el
máximo aprovechamiento de éstos a favor del desarrollo de la sociedad,
como futuro ingeniero en computación.
Fauto Palacio
Información General del Curso – Introducción
Las computadoras se han convertido en un auxiliar esencial hoy día para el
hombre. Su uso se está implementando en todos los campos de trabajo. Las
computadoras están en todos lados y existen en muchas formas y tamaños.
Las ventajas de las computadoras se pueden resumir en cuatro puntos:
rapidez, precisión, economía y confiabilidad.
Por eso, preguntas del tipo:
1. Cómo es una representación Analógica y Digital de una Señal?
2.
¿Cuáles son los tipos de Sistemas Numéricos conocidos?
3.
¿Qué es una Computadora Digital?
4.
¿Qué es un Hardware Vrs Soporte Lógico?
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Representación Analógica vrs Digital
La fuente original de información puede estar en forma
analógica (continua), como por ejemplo la voz humana o la
música, o en forma digital (discreta), como por ejemplo los
números codificados binariamente o los códigos alfanuméricos.
e.g. Convierta los números
binarios a decimal
a). 101
b). 1111
C). 0100010
e.g. Convierta los números
Hexadecimales a binarios
a). FEC
b). BAC.1D
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Conteo de
Sistemas
Numéricos:
Decimal
Binario
Octal
Hexadecimal
0
0
0
0
1
1
1
1
2
10
2
2
3
11
3
3
4
100
4
4
5
101
5
5
6
110
6
6
7
111
7
7
8
1000
10
8
9
1001
11
9
10
1010
12
A
11
1011
13
B
12
1100
14
C
13
1101
15
D
14
1110
16
E
15
1111
17
F
16
10000
20
10
Fauto Palacio
Códigos Alfanuméricos
E.g. CODIGO ASCII (American Standard Code for Information Interchange)
El código ASCII es un código alfanumérico ya que reconoce letras, números
además de signos de puntuación, caracteres especiales y algunas funciones
básicas que se utilizan en un teclado de computadora. El código ASCII es el
código más usado en la mayoría de las computadoras, el cual utiliza 7 bits
para la representación del alfabeto, signos de puntuación básicos, signos (+,
=, #, $, %,etc.) y algunas funciones como RETURN(Enter), retroceso, espacio,
etc.
El código ASCII se emplea para transferir información alfanumérica entre
una computadora y dispositivos de entrada/salida como terminales o
impresoras. Una computadora también lo emplea para guardar la
información que el operador proporciona mediante el teclado.
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El código de cada símbolo se forma con los bits en el orden siguiente
B 7B 6B 5 B 4B 3B 2B 1
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E.g. Un Estudiante de Ing. En Computación está escribiendo un programa en
BASIC en el teclado de cierta microcomputadora, ésta convierte la pulsación
de cada tecla en su código ASCII y lo guarda en la memoria. Determine los
códigos que serán colocados en la memoria cuando el Estudiante teclee la
siguiente instrucción BASIC:
UNI 2017
B 7B 6B 5 B 4B 3B 2B 1
U 1010101
N
I
2
0
1
7
1001110
1001001
0100000 (espacio SP)
0110010
0110000
0110001
0110111
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Ejercicios
1. Convierta los números binarios a decimal:
a). 1101111
b). 0100010
c). 11111.11
d). 110.101
2. Convierta los números hexadecimales a binarios:
a). F000
b). 87FF
c). 2AC5.D
3. Los siguientes mensajes codificados en ASCII, se guarda en localidades
consecutivas de la memoria de una computadora. Descífrelo para observar
cual es el mensaje?
a).1010011100000110000111000001101001010001010110011011010101
01110
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b).11101011101110110100101011101100101110010011101010101110110111011
01001
c).10000101010101100010110011101000001010000010100111010101100010110
10010101010010001010100001
5. El siguiente mensaje codificado en ASCII, se guarda en localidades consecutivas de
la memoria de una computadora. codifique la frase: “AMCI-4T3-Co“
6. El siguiente mensaje codificado en ASCII, se guarda en localidades consecutivas de
la memoria de una computadora. codifique la frase: "BUENA SUERTE“
7. Convierta el número 295 decimal a su equivalente en:
a). Binario
b). BCD
c). ASCII
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Tarea: Investigue lo siguiente
1. ¿Qué es y cuál es su función de: Computadora, Ingeniería,
Ingeniero?
2. ¿Cuál es la función del Hardware de una computadora?
3. Cual es la importancia de la Arquitectura de Máquinas
Computadoras (AMC)?.
4. Organización de las Computadoras según Arquitectura de
Von Neumann y Harvard
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Introducción a las Computadoras Digitales
Las computadoras se han convertido en un auxiliar esencial hoy día para el
hombre. Su uso se está implementando en todos los campos de trabajo. Las
computadoras están en todos lados y existen en muchas formas y tamaños.
En trabajos donde el hombre no se concentra o no pone la atención debida
a causa de la naturaleza repetitiva de la tarea, una computadora puede
realizar la misma durante toda una semana, 24 horas al día, sin pérdida de
velocidad ni precisión.
Las ventajas de las computadoras se pueden resumir en cuatro puntos:
rapidez, precisión, economía y confiabilidad.
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Clasificación de los Computadores
Según su funcionamiento:
• Computador digital.
• Computador analógico: problemas de simulación, medición y control de
procesos.
• Computador híbrido: control de procesos industriales.
Según su finalidad:
• De propósito general.
• De propósito específico: resolución de problemas simples.
Clasificación comercial:
• Supercomputadores: los más complejos. Problemas de simulación.
• Mainframes: operaciones de gestión de grandes corporaciones.
• Minicomputadores: alta relación capacidad-costo
• Microcomputadores: empresas o a nivel doméstico.
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Conceptos generales de arquitectura de máquinas
computadoras
Se puede definir, arquitectura de maquinas computadoras como el estudio de la
estructura, funcionamiento y diseño de computadores. Esto incluye, sobre todo a
aspectos de hardware, pero también afecta a cuestiones de software de bajo nivel.
El Hardware es el equipo utilizado para el funcionamiento de una computadora. El
hardware se refiere a los componentes materiales de un sistema informático. La
función de estos componentes suele dividirse en tres categorías principales: entrada,
salida y almacenamiento.
El soporte lógico o Software, en cambio, es el conjunto de instrucciones que un
ordenador emplea para manipular datos: por ejemplo, un procesador de textos o un
videojuego.
El software también rige la forma en que se utiliza el hardware, como por ejemplo la
forma de recuperar información de un dispositivo de almacenamiento.
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Tubos al Vacío
Tamaño y lentas
al procesar datos
Podían realizar
1,000 inst/seg
V
( IN
IC
IO
19
59
-
Evolución de las
Máquinas
Computadoras
(Generaciones)
90
)
Circuito
Integrado
Tubos al Vacío
VLSI
0rdenadores
Multimedia y SO
19
64
)
IV
72
9
(1
9)
8
9
-1
971)
65 - 1
III (19
46
9
I (1
9)
5
9
-1
II (
Transistores
Económicas,
menos energía Y
menos espacios
Podían realizar
10,000 inst/seg
Circuito
Integrado
LSI/VLSI
Microprocesador
PC APPLE II, 1977
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Circuito
Integrado
Económicas y
costosas
Podían realizar
1,000,000
inst/seg
Arquitectura de un Microprocesador Típico
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Organización de las Máquinas Computadoras
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Organización de las Máquinas Computadoras
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Arquitectura Básica Del Computadora
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Clase Practica Grupal
I. Ubique la letra de la columna de la izquierda al elemento correspondiente de
la columna derecha. Utilice las letras de la columna izquierda repetidas veces.
(7 puntos)
A
B
Harvard
Bus de dirección
C
Software
D
Tercera generación de la Pc
E
F
Bus de control
Von Neumann
La mayoría de las computadoras digitales
basan su arquitectura en
Este tipo de señales depende directamente
del tipo del microprocesador.
Separa el bloque de unidad de memoria
Se caracteriza por la aplicación de la formula
2n
Tecnologías de pequeña y mediana escala de
integración (SSI/MSI Small / Medium Scale
Integration).
Un ejemplo típico es la forma de recuperar
información de un dispositivo de
almacenamiento.
Se caracteriza por ser bidireccional
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II. Circule la Respuesta Correcta. (3 puntos)
1. Se encarga de coordinar que todos los procesos se realicen de manera ordenada
y secuencial:
a) Programa
b) ALU
c) Hardware
d) Registros
e) Solamente a y d
f) NDLA
2. En un Microprocesador Típico la Unidad de Memoria está compuesta por:
a) Sistema Binario - Octal
b) Memoria de Programa
c) Instrucciones y Modulo de E/S
d) Instrucciones y Datos
e) Únicamente b
f) Todas las Anteriores
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Muchas Gracias…
Fauto Palacio