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Vista de Alto Nivel del Funcionamiento del
Computador
Interconectividad
Del capítulo 3 del libro
“Organización y Arquitectura de Computadores” William Stallings
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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
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¿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
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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!
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Componentes
Unidad de Control y Unidad Aritmético-Lógica 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
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ComponentesTop Level View
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Ciclo de Instrucción
Dos pasos:
Captura (“Fetch”)
Ejecución
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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
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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
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Ejemplo de ejecución de un programa
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Conectividad
Todas las unidades deben estar conectadas
Diferentes tipos de conexión para diferentes tipos de unidades
Memoria
Entrada/Salida
CPU
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Módulos del Computador
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Conexionado de Memoria
Recibe y envía “datos”
Recibe “direcciones” (de localizaciones de datos)
Recibe “señales de control”
Read
Write
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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
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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)
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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)
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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
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¿Qué es un Bus?
Un camino de comunicación conectando dos o más dispositivos
Las líneas de alimentación no se consideran buses
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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
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Bus de direccionesNecesidad 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
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Bus de control
Información de control y temporización
Señales read/write de la memoria
Interrupciones
Señales de reloj
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Esquema de Interconexión
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Buses “físicos”
¿Cómo son los buses?
Líneas paralelas en las placas de circuito impreso
Cable plano
Conectores paralelos en las placas madreEjemplo: PCI
En general, conjunto de hilos
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Arquitectura de Bus