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 • • • • • • • • • 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. Fauto Palacio 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? Fauto Palacio 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 Fauto Palacio 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. Fauto Palacio El código de cada símbolo se forma con los bits en el orden siguiente B 7B 6B 5 B 4B 3B 2B 1 Fauto Palacio 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 Fauto Palacio 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 Fauto Palacio 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 Fauto Palacio 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 Fauto Palacio 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. Fauto Palacio 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. Fauto Palacio 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. Fauto Palacio 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 Fauto Palacio Circuito Integrado Económicas y costosas Podían realizar 1,000,000 inst/seg Arquitectura de un Microprocesador Típico Fauto Palacio Organización de las Máquinas Computadoras Fauto Palacio Organización de las Máquinas Computadoras Fauto Palacio Arquitectura Básica Del Computadora Fauto Palacio 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 Fauto Palacio 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 Fauto Palacio Muchas Gracias… Fauto Palacio