14
7/9/2015 Arquitectura de Computadoras http://arquitecturadecomputadorasunidades.blogspot.mx/2013/05/1-unidad-de-arquitecturas-de-computo.html 1/14 Arquitectura de Computadoras jueves, 30 de mayo de 2013 1 Unidad Modelo de arquitecturas de cómputo. 1.1. Modelos de arquitecturas de cómputo: clásicas, segmentadas, de multiprocesamiento. Clásicas. Los primeros computadores se programaban en realidad recableándolos. Esto prácticamente equivalía a reconstruir todo el computador cuando se requería de un nuevo programa. La tarea era simplificada gracias a un panel de contactos (muy similar al de los primeros conmutadores telefónicos que eran atendidos por operadoras, y que hoy en día sólo llegamos a ver en viajes películas en blanco y negro. Ver fig. 1) con el que era posible enlazar circuitos para crear secciones dedicadas a una actividad específicas. La programación del computador se llevaba a cabo, literalmente, reconstruyéndolo. Fig 1. ENIAC, primer computador electrónico y su panel de conexiones El Concepto de von Neumann. 2013 (4) mayo (4) Unidad 4. Microcontroladores. Quées un Microcontro... Unidad 3 La Computadora basada en un procesador... Unidad 2.Comunicación interna en la computadora. <!... 1 Unidad Modelo de arquitecturas de cómputo. ... Archivo del blog Rubi Beltran Seguir 0 Ver todo mi perfil Datos personales 1 Más Siguiente blog» Crear blog Acceder

Arquitectura de Computadoras

Embed Size (px)

DESCRIPTION

SISO, SIMO, MISO, MIMO _ Tutorial - Radio-Electronics

Citation preview

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 114

Arquitectura deComputadorasjueves 30 de mayo de 2013

1 Unidad

Modelo de arquitecturas de coacutemputo

11 Modelos de arquitecturas de coacutemputo claacutesicas segmentadas de multiprocesamiento

Claacutesicas

Los primeros computadores se programaban en realidad recableaacutendolos Esto praacutecticamente equivaliacutea a reconstruir todo el

computador cuando se requeriacutea de un nuevo programa La tarea era simplificada gracias a un panel de contactos (muy similar al

de los primeros conmutadores telefoacutenicos que eran atendidos por operadoras y que hoy en diacutea soacutelo llegamos a ver en viajes

peliacuteculas en blanco y negro Ver fig 1) con el que era posible enlazar circuitos para crear secciones dedicadas a una actividad

especiacuteficas La programacioacuten del computador se llevaba a cabo literalmente reconstruyeacutendolo

Fig 1shy ENIAC primer computador electroacutenico y su panel de conexiones

El Concepto de von Neumann

2013 (4)

mayo (4)

Unidad 4 MicrocontroladoresQueacutees un Microcontro

Unidad 3 La Computadorabasada en un procesador

Unidad 2Comunicacioacuteninterna en la computadoralt

1 Unidad Modelo dearquitecturas de coacutemputo

Archivo del blog

Rubi Beltran Seguir 0

Ver todo mi perfil

Datos personales

1 Maacutes Siguiente blograquo Crear blog Acceder

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 214

Mientras que el recablear al computador estableciacutea una clara distincioacuten entre los datos (representados por los estados o sentildeales

eleacutectricas que seriacuten mantenidas por los relevadores o a traveacutes de los bulbos que conformaban al computador) y el programa (las

conexiones que seriacutean establecidas entre estos componentes del hardware) la labor de programacioacuten requeriacutea sino del propio

creador del computador si a un verdadero experto y conocedor de electroacutenica principios de loacutegica digital y del problema mismo

Esto vino a cambiar con el concepto del programa almacenado un concepto teoacuterico muy importante que fue establecido por el

matemaacutetico John von Neumann el 30 de junio de 1945 en un borrador sobre el disentildeo de la EDVAC A diferencia de los primeros

computadores von Neumann proponiacutea que tanto el programa como sus datos fueran almacenados en la memoria del

computador Esto no solo simplificaba la labor de programacioacuten al no tener que llevar a cabo el recableado del computador sino

que ademaacutes libraba y generalizaba el disentildeo del hardware para hacerlo independientede cualquier problema y enfocado al control

y ejecucioacuten del programa Este concepto fue tan importante y decisivo que dio lugar al concepto de la arquitectura de von

Neumann auacuten presente en nuestros diacuteas

La arquitectura de von Neumann se compone de tres elementos

1 La Unidad Central de Procesamiento (CPU por sus siglas en ingleacutes) que es considerada como el cerebro y corazoacuten delcomputador Internamente consiste de una Unidad AritmeacuteticoshyLoacutegica (ALU) un conjunto de registros y una Unidad de

Control (CU) La ALU es donde se realizan todas las operaciones que involucran un procesamiento matemaacutetico

(particularmente aritmeacutetico) o loacutegico (operaciones booleanas) Los registros permiten el almacenammiento de datos para

estas operaciones y sus resultados En la CU es donde se ejecutan todo el resto de las operaciones (decisioacuten control

movimiento de datos) Una CPU con todos estos elementos implementada en un solo chip recibe el nombre de

microprocesador

2 La memoria que es donde datos y programa es almacenado La memoria puede ser visto como un arreglounidimensional finito en la que cada localidad es identificada por un valor asociado a su posicioacuten y que es comunmente

llamado direccioacuten Existen diversos tipos de memoria identificados por el tipo de tecnologiacutea usada aunque para un

computador son generalmente clasificadas en dos grandes grupos por tipo de uso al que de destina La memoria RAM

(Random Access Memory Memoria de Acceso Aleatorio) y que es aquella destinada al almacenamiento de datos y

programas (incluyendo al sistema operativo) es considerada temporal o de tipo volaacutetil ya que pierde si contenido cuendo

el computador es apagadoo reinicializado La memoria ROM es aquella de tipo permanente aun cuando el computador

sea desenergizado mantendraacute su contenido Es usada principalmente para el almacenamiento de pequentildeos programas

destinados a la adminsitracioacuten baacutesica de recursos especialmente de entrada y salida

3 Las interfaces de entrada y salida (IO) destinadas a liberar de trabajo a la CPU en la comunidacioacuten con dispositivos deentrada (teclados ratones) salida (impresoras) y entradashysalidas (discos cintas)

Estos tres elementos estaacuten interconectados a traveacutes de un conjunto de liacuteneas que llevan instrucciones (control bus) datos (data

bus) y que permiten dar los valores de direcciones de memoria y dispositivos (memory bus)

Fig 2shy Esquema de la arquitectura de von Neumann

httphomepagemaccomeravilacomputerIIhtml

La arquitectura von Neumann se refiere a las arquitecturas de computadoras queutilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las intrucciones comopara los datos (a diferencia de la arquitectura Harvard) El teacutermino se acuntildeoacute en el

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 314

documento First Draft of a Report on the EDVAC (1945) escrito por el conocidomatemaacutetico John von Neumann que propuso el concepto de programaalmacenado Dicho documento fue redactado en vistas a la construccioacuten delsucesor de la computadora ENIAC y su contenido fue desarrollado por PresperEckert John Mauchly Arthur Burks y otros durante varios meses antes de queVon Neumann redactara el borrador del informeLos ordenadores con arquitectura Von Neumann constan de cinco partes Launidad aritmeacuteticoshyloacutegica o ALU la unidad de control la memoria un dispositivode entradasalida y el bus de datos que proporciona un medio de transporte delos datos entre las distintas partes

Un ordenador con arquitectura von Neumann realiza o emula los siguientespasos secuencialmente

1 Obtiene la siguiente instruccioacuten desde la memoria en la direccioacuten indicadapor el contador de programa y la guarda en el registro de instruccioacuten

2 Aumenta el contador de programa en la longitud de la instruccioacuten paraapuntar a la siguiente

3 Descodifica la instruccioacuten mediante la unidad de control Eacutesta se encargade coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar unafuncioacuten determinada

4 Se ejecuta la instruccioacuten Eacutesta puede cambiar el valor del contador delprograma permitiendo asiacute operaciones repetitivas El contador puedecambiar tambieacuten cuando se cumpla una cierta condicioacuten aritmeacuteticahaciendo que el ordenador pueda tomar decisiones que pueden alcanzarcualquier grado de complejidad mediante la aritmeacutetica y loacutegica anteriores

5 Vuelve al paso 1

Hoy en diacutea la mayoriacutea de ordenadores estaacuten basados en esta arquitecturaaunque pueden incluir otros dispositivos adicionales (por ejemplo para gestionarlas interrupciones de dispositivos externos como ratoacuten teclado etc)

httpwwwprogramacioncomblogs44_diario_de_un_profesor_de_informticaarchive409_que_es_la_arquitectura_informticahtml

Arquitectura Harvard

El teacutermino Arquitectura Harvard originalmente se referiacutea a las arquitecturas decomputadoras que utilizaban dispositivos de almacenamiento fiacutesicamenteseparados para las instrucciones y para los datos (en oposicioacuten a la Arquitecturavon Neumann) El teacutermino proviene de la computadora Harvard Mark I quealmacenaba las instrucciones en cintas perforadas y los datos en interruptoresTodas las computadoras constan principalmente de dos partes la CPU queprocesa los datos y la memoria que guarda los datos Cuando hablamos dememoria manejamos dos paraacutemetros los datos en siacute y el lugar donde se

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 414

encuentran almacenados (o direccioacuten) Los dos son importantes para la CPUpues muchas instrucciones frecuentes se traducen a algo asiacute como coge losdatos de eacutesta direccioacuten y antildeaacutedelos a los datos de eacutesta otra direccioacuten sin saberen realidad queacute es lo que contienen los datosEn los uacuteltimos antildeos la velocidad de las CPUs ha aumentado mucho encomparacioacuten a la de las memorias con las que trabaja asiacute que se debe ponermucha atencioacuten en reducir el nuacutemero de veces que se accede a ella paramantener el rendimiento Si por ejemplo cada instruccioacuten ejecutada en la CPUrequiere un acceso a la memoria no se gana nada incrementando la velocidadde la CPU shy este problema es conocido como limitacioacuten de memoriaSe puede fabricar memoria mucho maacutes raacutepida pero a costa de un precio muyalto La solucioacuten por tanto es proporcionar una pequentildea cantidad de memoriamuy raacutepida conocida con el nombre de cacheacute Mientras los datos que necesita elprocesador esteacuten en la cacheacute el rendimiento seraacute mucho mayor que si la cacheacutetiene que obtener primero los datos de la memoria principal La optimizacioacuten dela cacheacute es un tema muy importante de cara al disentildeo de computadorasLa arquitectura Harvard ofrece una solucioacuten particular a este problema Lasinstrucciones y los datos se almacenan en cacheacutes separadas para mejorar elrendimiento Por otro lado tiene el inconveniente de tener que dividir la cantidadde cacheacute entre los dos por lo que funciona mejor soacutelo cuando la frecuencia delectura de instrucciones y de datos es aproximadamente la misma Estaarquitectura suele utilizarse en DSPs o procesador de sentildeal digital usadoshabitualmente en productos para procesamiento de audio y video

httpeswikipediaorgwikiArquitectura_Harvard

httpwwwunicromcomTut_PICs1asp

La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientes una quecontiene soacutelo instrucciones y otra soacutelo datos Ambas disponen de susrespectivos sistemas de buses de acceso y es posible realizar operaciones deacceso (lectura o escritura) simultaacuteneamente en ambas memorias Figura 13

Figura 13 La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientespara datos y para instrucciones permitiendo accesos simultaacuteneos

httpwwwmonografiascomtrabajos12microcomicrocoshtml

ARQUITECTURA VECTORIAL

El encadenamiento aumenta la velocidad de proceso pero auacuten se puede mejorar

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 514

antildeadiendo teacutecnicas como el supersescalado Esta teacutecnica permite hacerparalelas las mismas etapas sobre instrucciones diferentes Un procesadorsuperescalar puede ejecutar maacutes de una instruccioacuten a la vez Para eacutesto esnecesario que existan varias unidades aritmeacuteticoshyloacutegicas de punto flotante y decontrol El proceso que sigue el micro es transparente al programa aunque elcompilador puede ayudar analizando el coacutedigo y generando un flujo deinstrucciones optimizado Veamos coacutemo se ejecutariacutean las instrucciones en unprocesador superescalar de que tiene duplicadas las subunidades que locomponen

Aunque esto mejora la velocidad global del sistema los conflictos de datoscrecen Si antes las instrucciones se encontraban muy proacuteximas ahora seejecutan simultaacuteneamente Esto hace necesario un chequeo dinaacutemico paradetectar y resolver los posibles conflictos

ARQUITECTURA PIPEshyLINE

Paralelismo Temporal PipeshyLine ldquoLinealrdquoLa arquitectura pipeshyline se aplica en dos lugares de la maquina en la CPU y enla UALVeamos en que consiste el pipeshyline y tratemos de entender porque el pipeshylinemejora el rendimiento de todo el sistemaVeamos una CPU no organizada en pipeshyline

Si se trata de una instruccioacuten a ser ejecutada por la ALU podemos decir que laCPU realiza a lo largo del ciclo de maquina estas 5 tareasUna vez que termina de ejecutar una instruccioacuten va a buscar otra y tarda enejecutarla un tiempo T es decir cada T segundos ejecuta una instruccioacuten

httphtmlrincondelvagocomcomputadores_arquitecturashyharvardshypipelineshyvectorialhtml

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 614

Arquitectura PIPEshyLINEYa hemos mencionado que una de las formas de lograr operacionesconcurrentes en un procesador se utilizan dos teacutecnicas baacutesicas paralelismo ypipeliningEl paralelismo conseguiacutea la concurrencia multiplicando la estructura del hardwaretantas veces como sea posible de modo que las diferentes etapas del procesose ejecuten simultaacuteneamentePipelining consiste en desdoblar la funcioacuten a realizarse en varias partesasignaacutendole al hardware correspondiente a cada una de las partes tambieacutenllamadas etapas Asiacute como el agua fluye a traveacutes de una tuberiacutea (pipeline) lasinstrucciones o datos fluyen a traveacutes de las etapas de un computador digitalpipeline a una velocidad que es independiente de la longitud de la tuberiacutea(numero de etapas del pipeline) y depende solamente de la velocidad a la cuallos datos e instrucciones pueden ingresar al pipelineEsta velocidad a su vez depende del tiempo que tarde el dato en atravesar unaetapa Este tiempo puede ser significativo ya que el computador no solo desplazalos datos o instrucciones de etapa en etapa sino que en cada una de ellas serealiza alguna operacioacuten sobre los mismos Como ejemplo en el caso de lasinstrucciones tendremos operaciones de buacutesqueda decodificacioacuten y ejecucioacuten

Pipeline Fiacutesico

Arquitecturas Segmentadas

Las arquitecturas segmentadas o con segmentacioacuten del cauce buscan mejorar el desempentildeo

realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instruccioacuten al mismo tiempo El procesador se

divide en varias unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de

las instrucciones

Arquitecturas de multiprocesamientoCuando se desea incrementar el desempentildeo maacutes aya de lo que permite la teacutecnica de segmentacioacutendel cauce (limite teoacuterico de una instruccioacuten por ciclo de reloj) se requiere utilizar maacutes de unprocesador para la ejecucioacuten del programa de aplicacioacuten

Las CPU de multiprocesamiento

SISO ndash (Single Instruction Single Operand ) computadoras independientesSIMO ndash (Single Instruction Multiple Operand ) procesadores vectorialesMISO ndash (Multiple Instruction Single Operand ) No implementado

MIMO ndash (Multiple Instruction Multiple Operand ) sistemas SMP Clusters

Procesadores vectoriales ndash Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numeacutericoa una serie de datos matriciales en especial en la simulacioacuten de sistemas fiacutesicos complejos talescomo simuladores para predecir el clima explosiones atoacutemicas reacciones quiacutemicas complejasetc donde los datos son representados como grandes nuacutemeros de datos en forma matricial sobrlos que se deben se aplicar el mismo algoritmo numeacuterico

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 714

En los sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors) varios procesadores comparten la mismamemoria principal y perifeacutericos de IO Normalmente conectados por un bus comuacuten Se conocencomo simeacutetricos ya que ninguacuten procesador toma el papel de maestro y los demaacutes de esclavos sinoque todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y perifeacutericos y ambos sonadministrados por el sistema operativo

12 Anaacutelisis de los componentes CPU arquitectura memoria dispositivos de IO

CPUUnidad central de proceso o UCP (conocida por sus siglas en ingleacutes CPU) circuitomicroscoacutepico que interpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y elproceso de datos en las computadoras Generalmente la CPU es un microprocesadorfabricado en un chip un uacutenico trozo de silicio que contiene millones de componenteselectroacutenicos El microprocesador de la CPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegicaque realiza caacutelculos y comparaciones y toma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacutenes cierta o falsa mediante las reglas del aacutelgebra de Boole) por una serie de registros dondese almacena informacioacuten temporalmente y por una unidad de control que interpreta yejecuta las instrucciones Para aceptar oacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentarlos resultados la CPU se comunica a traveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamadobus El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro)los dispositivos de entrada (por ejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida(por ejemplo un monitor o una impresora) Los factores relevantes de los chips de UCP sonCompatibilidad No todo el soft es compatible con todas las UCP En algunos casos se puedenresolver los problemas de compatibilidad usando software especial Velocidad La velocidad de una computadora estaacute determinada por la velocidad de su relojinterno el dispositivo cronomeacutetrico que produce pulsos eleacutectricos para sincronizar lasoperaciones de la computadora Las computadoras se describen en funcioacuten de su velocidadde reloj que se mide en mega hertz La velocidad tambieacuten estaacute determinada por laarquitectura del procesador es decir el disentildeo que establece de queacute manera estaacuten colocadosen el chip los componentes individuales de la CPU Desde la perspectiva del usuario el puntocrucial es que maacutes raacutepido casi siempre significa mejorEl Procesador El chip maacutes importante de cualquier placa madre es el procesador Sin el lacomputadora no podriacutea funcionar A menudo este componente se determina CPU quedescribe a la perfeccioacuten su papel dentro del sistema El procesador es realmente el elementocentral del proceso de procesamiento de datosLos procesadores se describen en teacuterminos de su tamantildeo de palabra su velocidad y lacapacidad de su RAM asociadaTamantildeo de la palabra Es el nuacutemero de bits que se maneja como una unidad en un sistema decomputacioacuten en particular Velocidad del procesador Se mide en diferentes unidades seguacuten el tipo de computadorMHz (Megahertz) para microcomputadoras Un oscilador de cristal controla la ejecucioacuten deinstrucciones dentro del procesador La velocidad del procesador de una micro se mide porsu frecuencia de oscilacioacuten o por el nuacutemero de ciclos de reloj por segundo El tiempotranscurrido para un ciclo de reloj es 1frecuenciaMIPS (Millones de instrucciones por segundo) Para estaciones de trabajo minis ymacrocomputadoras Por ejemplo una computadora de 100 MIPS puede ejecutar 100millones de instrucciones por segundoFLOPS (floating point operations per second operaciones de punto flotante por segundo)Para las supercomputadoras Las operaciones de punto flotante incluyen cifras muypequentildeas o muy altas Hay supercomputadoras para las cuales se puede hablar de GFLOPS(Gigaflops es decir 1000 millones de FLOPS)Capacidad de la RAM Se mide en teacuterminos del nuacutemero de bytes que puede almacenarHabitualmente se mide en KB y MB aunque ya hay computadoras en las que se debe hablarde GB

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 814

httpwwwmonografiascomtrabajos12comptcncomptcnshtmlUCP

Arquitectura interna del CPULa CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de datos de alta

velocidad llamada registro Algunos de los registros estaacuten dedicados al control y solo la unidad

de control tiene acceso a ellos Los registros restantes son los registros de uso general y el

programador es el usuario que tiene acceso a ellos

Dentro del conjunto baacutesico de registros de control se deben incluir a los siguientes

middot Contador de programa (PC)middot Registro de direcciones de la memoria (MAR)middot Registro de datos (RD)middot Registro de instrucciones (ER)middot Palabra de estado de programa (PSW)

middot (PC) La funcioacuten del PC consiste en seguir la pista de la instruccioacuten por buscar (capturar) en elsiguiente ciclo de maquina por lo tanto contiene la direccioacuten de la siguiente instruccioacuten por

ejecutar El PC es modificado dentro del ciclo de buacutesqueda de la instruccioacuten actual mediante lasuma de una constante El numero que se agrega al PC es la longitud de una instruccioacuten en

palabras

Por lo tanto si una instruccioacuten tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC si una instruccioacuten

tiene dos palabras de largo se agrega 2 y asiacute sucesivamente

middot Registro de direcciones de la memoria (MAR) funciona como registro de enlace entre laCPU y el canal de direcciones Cuando se logra el acceso a la memoria la direccioacuten es colocada

en el MAR por la unidad de control y ahiacute permanece hasta que se completa la transaccioacuten El

numero de bit que hay en el MAR es igual al del canal de direcciones

La diferencia que existe entre el PC y el MAR es que durante el ciclo de ejecucioacuten de una

instruccioacuten el PC y el MAR sirven al mismo fin Sin embargo muchas de las instrucciones de la

maquina hacen referencia a la memoria y operan con los datos que estaacuten en ella Como la

direccioacuten de los datos suele ser diferente de la instruccioacuten siguiente se necesita el MAR

middot Registro de datos la funcioacuten del RD consiste en proporcionar un aacuterea de almacenamientotemporal (memoria intermedia acumulada o buffer) de datos que se intercambian entre la PCU y

la memoria Los datos pueden ser instrucciones (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) o datos del

operando (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) Debido a su conexioacuten directa con el canal de datos

el RD contiene el mismo numero de bit que dicho canal

middot Registro de instrucciones (ER) es un registro que conserva el coacutedigo de operacioacuten de lainstruccioacuten en todo el ciclo de la maquina El coacutedigo es empleado por la unidad de control de la

CPU para generar las sentildeales apropiadas que controla le ejecucioacuten de la instruccioacuten La longitud

del ER es la longitud en bit del coacutedigo de operacioacuten

middot Palabra de estado de programa (PSW) la palabra de estado o condicioacuten de programaalmacena informacioacuten pertinente sobre el programa que este ejecutaacutendose Por ejemplo al

completarse una funcioacuten de la unidad aritmeacutetica loacutegica se modifica un conjunto de bit llamados

coacutedigos (o sentildeales de condicioacuten) Estos bit especifican si el resultado de una operacioacuten aritmeacutetica

fue 0 o negativo o si el resultado se desbordoacute

El programa puede verificar estos bit en las instrucciones siguientes cambiar en forma condicional

su flujo de control seguacuten su valor

Ademaacutes el PSW contiene bit que hacen posible que la computadora responda a solicitudes de

servicio asincroacutenicas generadas por dispositivos de EntradashySalida o condiciones de error

interno Estas sentildeales se denominan interrupciones

Los registros restantes que se pueden encontrar en un microprocesador son de uso general

Estos se utilizan para almacenar informacioacuten en forma temporal Tambieacuten retienen operandos

que participan en operaciones de la ULA

Algunas veces el conjunto de instrucciones de la computadora y el esquema de direccionamiento

de la arquitectura restringe el uso de alguno de estos registros

Si bien en todas las maquinas la informacioacuten contenida en el registro puede manipularse como

datos ordinarios durante la ejecucioacuten de algunas instrucciones los datos se utilizan en forma

expliacutecita para decidir una direccioacuten de la memoria La ventaja de usar registros para retener datos

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 914

de operaciones es la velocidad

httphtmlrincondelvagocomarquitectura-interna-de-la-cpuhtml

Elementos que la componen1 Unidad de control controla el funcionamiento de la CPU y por tanto de el

computador2 Unidad aritmeacutetico-loacutegica (ALU) encargada de llevar a cabo las funciones de

procesamiento de datos del computador3 Registros proporcionan almacenamiento interno a la CPU4 Interconexiones CPU Son mecanismos que proporcionan comunicacioacuten entre la

unidad de control la ALU y los registros

FuncionamientoFunciones que realizaLa Unidad central de proceso o CPU se puede definir como un circuito microscoacutepico queinterpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en losordenadores Habitualmente la CPU es un microprocesador fabricado en un chip un uacutenicotrozo de silicio que contiene millones de componentes electroacutenicos El microprocesador de laCPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegica que realiza caacutelculos y comparaciones ytoma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacuten es cierta o falsa mediante las reglas delaacutelgebra de Boole) por una serie de registros donde se almacena informacioacuten temporalmentey por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones Para aceptaroacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentar los resultados la CPU se comunica atraveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus El bus conecta la CPU a losdispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro) los dispositivos de entrada (porejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo un monitor o unaimpresora)

MemoriaSe denomina memoria a los circuitos que permiten almacenar y recuperar la informacioacuten En unsentido maacutes amplio puede referirse tambieacuten a sistemas externos de almacenamiento como las

unidades de disco o de cinta Memoria de acceso aleatorio o RAM (Random Access Memory)es la memoria basada en semiconductores que puede ser leiacuteda y escrita por el microprocesador

u otros dispositivos de hardware El acceso a las posiciones de almacenamiento se puede

realizar en cualquier orden

Los chips de memoria son pequentildeos rectaacutengulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas

plaquitas con pines o contactos La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de

almacenamiento como los disquetes o los discos duros es que la RAM es muchiacutesimo maacutes

raacutepida y que se borra al apagar el ordenador no como eacutestos El interior de cada chip se puede imaginar como una matriz o tabla en la cual cada celda escapaz de almacenar un bit Por tanto un bit se puede localizar directamenteproporcionando una fila y una columna de la tabla En realidad la CPU identifica cada celdamediante un nuacutemero denominado direccioacuten de memoria A partir de una direccioacuten secalcula cuaacutel es la fila y columna correspondiente con lo que ya se puede acceder a la celdadeseada El acceso se realiza en dos pasos primero se comunica la fila y luego la columnaempleando los mismos terminales de conexioacuten Obviamente esta teacutecnica (denominadamultiplexado) permite emplear menos terminales de conexioacuten para acceder a la RAM lo queoptimiza la relacioacuten entre el tamantildeo del chip y la capacidad de almacenamientoRealmente la CPU no suele trabajar con bits independientes sino maacutes bien con agrupacionesde los mismos en forma de palabras binarias Esto hace que la RAM no se presente en un solochip sino maacutes bien en agrupaciones de los mismosHemos de tener muy en cuenta que esta memoria es la que mantiene los programas funcionando

y abiertos por lo que al ser Windows 9598 un sistema operativo multitarea estaremos a merced

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1014

de la cantidad de memoria RAM que tengamos dispuesta en el ordenador En la actualidad

hemos de disponer de la mayor cantidad posible de eacutesta ya que estamos supeditados al

funcionamiento maacutes raacutepido o maacutes lento de nuestras aplicaciones diarias La memoria RAM hace

unos antildeos era muy cara pero hoy en diacutea su precio ha bajado considerablemente

Cuando alguien se pregunta cuaacutenta memoria RAM necesitaraacute debe sopesar con queacute programas

va a trabajar normalmente Si uacutenicamente vamos a trabajar con aplicaciones de texto hojas de

caacutelculo y similares nos bastaraacute con unos 32 Mb de eacutesta (aunque esta cifra se ha quedado

bastante corta) pero si trabajamos con multimedia fotografiacutea viacutedeo o CAD por poner un

ejemplo hemos de contar con la maacutexima cantidad de memoria RAM en nuestro equipo (unos 128

Mb o maacutes) para que su funcionamiento sea oacuteptimo ya que estos programas son auteacutenticos

devoradores de memoria Hoy en diacutea no es recomendable tener menos de 64 Mb para el buen

funcionamiento tanto de Windows como de las aplicaciones normales ya que notaremos

considerablemente su rapidez y rendimiento pues generalmente los equipos actuales ya traen

128 Mb de RAM

Arquitecturas de la memoriaElementos que la componen Una memoria vista desde el exterior tiene la estructura mostrada en la figura 3-1 Paraefectuar una lectura se deposita en el bus de direcciones la direccioacuten de la palabra dememoria que se desea leer y entonces se activa la sentildeal de lectura (R) despueacutes de ciertotiempo (tiempo de latencia de la memoria) en el bus de datos apareceraacute el contenido de ladireccioacuten buscada Por otra parte para realizar una escritura se deposita en el bus de datosla informacioacuten que se desea escribir y en el bus de direcciones la direccioacuten donde deseamosescribirla entonces se activa la sentildeal de escritura (W) pasado el tiempo de latencia lamemoria escribiraacute la informacioacuten en la direccioacuten deseada Internamente la memoria tiene unregistro de direccioacuten (MAR memory address register) un registro buffer de memoria oregistro de datos (MB memory buffer o MDR memory data register) y un decodificadorcomo se ve en la figura 3-2 Esta forma de estructurar la memoria se llama organizacioacutenlineal o de una dimensioacuten En la figura cada liacutenea de palabra activa todas las ceacutelulas dememoria que corresponden a la misma palabra

Por otra parte en una memoria ROM programable por el usuario con organizacioacuten lineal lasuniones de los diodos correspondientes a lugares donde deba haber un 0 deben destruirseTambieacuten se pueden sustituir los diodos por transistores y entonces la ceacutelula de memoria tieneel esquema de la figura 3-3 en este caso la unioacuten que debe destruirse para grabar un 0 esla del emisor

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1114

En el caso de una memoria RAM estaacutetica con organizacioacuten lineal cada ceacutelula de memoriatoma la forma mostrada en la figura 3-4 En este esquema las primeras puertas AND soacutelo sonnecesarias en el una de las ceacutelulas de cada palabra Se debe comentar la necesidad de lapuerta de tres estados a la salida del biestable esta puerta se pone para evitar que se unanlas salidas de los circuitos de las ceacutelulas de diferentes palabras a traveacutes del hilo de bit Si esapuerta no se pusiera (o hubiera otro tipo de puerta en su lugar como una puerta AND) lainformacioacuten correspondiente a la palabra activa entrariacutea por los circuitos de salida de lasdemaacutes ceacutelulas lo que los dantildeariacuteaOrganizar 1a memoria de esta forma tiene el inconveniente de que la complejidad deldecodificador crece exponencialmente con el nuacutemero de entradas y en una memoria demucha capacidad la complejidad del decodificador la hace inviable Esto hace necesaria unaalternativa que simplifique los decodificadores Esta alternativa la constituye laorganizacioacuten en dos dimensiones en que los bits del registro de direccioacuten se dividen en dospartes y cada una de ellas va a un decodificador diferente En este caso las liacuteneasprocedentes de ambos decodificadores (X e Y) se cruzan formando un sistema de coordenadasen que cada punto de cruce corresponde a una palabra de memoria Dado que en cadadecodificador soacutelo se activa una liacutenea soacutelo se activaraacute la palabra correspondiente al puntode cruce de las dos liacuteneas activadas Faacutecilmente se puede comprender que los decodificadoresse simplifican mucho ya que cada uno tiene la mitad de entradas que en el caso anterior Hayque decir sin embargo que la ceacutelula de memoria se complica un poco porque hay que antildeadiruna puerta AND en cada palabra para determinar si coinciden las liacuteneas X e Y

La organizacioacuten de la memoria en dos dimensiones tambieacuten es uacutetil para las memoriasdinaacutemicas ya que el refresco de estas memorias se realiza por bloques y eacutestos puedencoincidir con una de las dimensiones (la que corresponda a los bits de direccioacuten de mayorpeso) En la praacutectica las memorias dinaacutemicas son maacutes lentas que las estaacuteticas y ademaacutes son delectura destructiva pero resultan maacutes baratas aunque necesiten circuitos de refresco si lamemoria no es de mucha capacidad

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1214

Agunas direcciones (hex) de puertos en el PC XTAT

Dispositivo Direccioacuten

Controlador DMAC1 primario 8237A 000-00F

Controlador de interrupciones PIC1 8259A 020-021

Temporizador programable PIT 8253 y 8254 040-043

Controlador perifeacutericos PPI 8255 (XT) 060-063

Controlador 8742 (AT) 060-064

Altavoz del sistema 061-061

CMOS RAM amp NMI Mask Reg (AT) 070-071

Registros de paacutegina DMA 081-08F

Controlador de interrupciones PIC2 (AT) 0A0-0A1

NMI Mask register (XT) 0A2-0AF

Controlador DMAC2 secundario (AT) 0C0-0DF

Clear Reset del coprocesador matemaacutetico 0F0-0F1

Coprocesador matemaacutetico 80287 0F8-0FF

Controlador de disco duro (AT) 1F0-1FF

Puerto de juegos 200-20F

Unidad de expansioacuten (XT) 210-21F

Ratoacuten (conectado al bus) 238-23B

Ratoacuten de bus alternativo 23C-23F

Puerto paralelo (LPT2) 278-27F

EGA (Enhanced Graphic Adapter) 2B0-2BF

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDACualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lohace a traveacutes de un puerto por esto se denominan tambieacuten puertos de ES (IO ports) Desde el punto de vista del software un puerto es una interfaz con ciertas caracteriacutesticasse trata por tanto de una abstraccioacuten (no nos referimos al enchufe con el que se conectafiacutesicamente un dispositivo al sistema) aunque desde el punto de vista del hardware estaabstraccioacuten se corresponde con un dispositivo fiacutesico capaz de intercambiar informacioacuten (ES)con el bus

Como los dispositivos ES tienen alguacuten tipo de conexioacuten con el bus externo deben tener unadireccioacuten (o conjunto de ellas) que los identifique Los hemos comparado con un teleacutefono undispositivo con el que se puede enviarrecibir informacioacuten mediante una direccioacuten Hablarde un puerto ES es casi siempre sinoacutenimo de una direccioacuten y es costumbre informaacuteticareferirse a estas direcciones en hexadecimal De modo que por ejemplo un puerto puede ser0x21 en un fuente o 21h en un texto informaacutetico

Direcciones de puertos

El modelo de direccionamiento del PC ha adoptado dos modelos seguacuten la naturaleza deldispositivo a conectar Direccionamiento dedicado para dispositivos de mediabajavelocidad Por ejemplo puertos serie y paralelo (impresora) teclado Etc ydireccionamiento mapeado en memoria para dispositivos raacutepidos (tiacutepicamente losadaptadores graacuteficos) En el apartado dedicado a ES se explican las diferencias entreambas modalidades Respecto a los dispositivos de direccionamiento dedicado desde la introduccioacuten del IBM-PCes costumbre que determinados dispositivos muy comunes se conecten mediante puertos dedirecciones determinadasEn la tabla adjunta se muestranalgunas de estas direccionestiacutepicas para dispositivos de ES[3] Las referencias a los chips serefieren a los utilizados en losprimeros PCs Actualmente hansido sustituidos por uno o dosintegrados (Chipset) que realizantodas las funcionesPuede observarse que para unmismo perifeacuterico se tienen variasdirecciones (un rango) La razoacutenes que estos dispositivos tienenvarios registros yo sonprogramables para lo quedisponen de registros especiales(cada registro de un Byte tieneuna direccioacuten y estas soncorrelativas) Por ejemplo elcontrolador de puerto serie de losprimeros PCs era un circuitointegrado 8250 de NationalSemiconductor que dispone de 8registros aunque los datos sereciben y transmiten por uno deellos el resto sirve paraprogramar y controlar elfuncionamiento del chip

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 214

Mientras que el recablear al computador estableciacutea una clara distincioacuten entre los datos (representados por los estados o sentildeales

eleacutectricas que seriacuten mantenidas por los relevadores o a traveacutes de los bulbos que conformaban al computador) y el programa (las

conexiones que seriacutean establecidas entre estos componentes del hardware) la labor de programacioacuten requeriacutea sino del propio

creador del computador si a un verdadero experto y conocedor de electroacutenica principios de loacutegica digital y del problema mismo

Esto vino a cambiar con el concepto del programa almacenado un concepto teoacuterico muy importante que fue establecido por el

matemaacutetico John von Neumann el 30 de junio de 1945 en un borrador sobre el disentildeo de la EDVAC A diferencia de los primeros

computadores von Neumann proponiacutea que tanto el programa como sus datos fueran almacenados en la memoria del

computador Esto no solo simplificaba la labor de programacioacuten al no tener que llevar a cabo el recableado del computador sino

que ademaacutes libraba y generalizaba el disentildeo del hardware para hacerlo independientede cualquier problema y enfocado al control

y ejecucioacuten del programa Este concepto fue tan importante y decisivo que dio lugar al concepto de la arquitectura de von

Neumann auacuten presente en nuestros diacuteas

La arquitectura de von Neumann se compone de tres elementos

1 La Unidad Central de Procesamiento (CPU por sus siglas en ingleacutes) que es considerada como el cerebro y corazoacuten delcomputador Internamente consiste de una Unidad AritmeacuteticoshyLoacutegica (ALU) un conjunto de registros y una Unidad de

Control (CU) La ALU es donde se realizan todas las operaciones que involucran un procesamiento matemaacutetico

(particularmente aritmeacutetico) o loacutegico (operaciones booleanas) Los registros permiten el almacenammiento de datos para

estas operaciones y sus resultados En la CU es donde se ejecutan todo el resto de las operaciones (decisioacuten control

movimiento de datos) Una CPU con todos estos elementos implementada en un solo chip recibe el nombre de

microprocesador

2 La memoria que es donde datos y programa es almacenado La memoria puede ser visto como un arreglounidimensional finito en la que cada localidad es identificada por un valor asociado a su posicioacuten y que es comunmente

llamado direccioacuten Existen diversos tipos de memoria identificados por el tipo de tecnologiacutea usada aunque para un

computador son generalmente clasificadas en dos grandes grupos por tipo de uso al que de destina La memoria RAM

(Random Access Memory Memoria de Acceso Aleatorio) y que es aquella destinada al almacenamiento de datos y

programas (incluyendo al sistema operativo) es considerada temporal o de tipo volaacutetil ya que pierde si contenido cuendo

el computador es apagadoo reinicializado La memoria ROM es aquella de tipo permanente aun cuando el computador

sea desenergizado mantendraacute su contenido Es usada principalmente para el almacenamiento de pequentildeos programas

destinados a la adminsitracioacuten baacutesica de recursos especialmente de entrada y salida

3 Las interfaces de entrada y salida (IO) destinadas a liberar de trabajo a la CPU en la comunidacioacuten con dispositivos deentrada (teclados ratones) salida (impresoras) y entradashysalidas (discos cintas)

Estos tres elementos estaacuten interconectados a traveacutes de un conjunto de liacuteneas que llevan instrucciones (control bus) datos (data

bus) y que permiten dar los valores de direcciones de memoria y dispositivos (memory bus)

Fig 2shy Esquema de la arquitectura de von Neumann

httphomepagemaccomeravilacomputerIIhtml

La arquitectura von Neumann se refiere a las arquitecturas de computadoras queutilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las intrucciones comopara los datos (a diferencia de la arquitectura Harvard) El teacutermino se acuntildeoacute en el

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 314

documento First Draft of a Report on the EDVAC (1945) escrito por el conocidomatemaacutetico John von Neumann que propuso el concepto de programaalmacenado Dicho documento fue redactado en vistas a la construccioacuten delsucesor de la computadora ENIAC y su contenido fue desarrollado por PresperEckert John Mauchly Arthur Burks y otros durante varios meses antes de queVon Neumann redactara el borrador del informeLos ordenadores con arquitectura Von Neumann constan de cinco partes Launidad aritmeacuteticoshyloacutegica o ALU la unidad de control la memoria un dispositivode entradasalida y el bus de datos que proporciona un medio de transporte delos datos entre las distintas partes

Un ordenador con arquitectura von Neumann realiza o emula los siguientespasos secuencialmente

1 Obtiene la siguiente instruccioacuten desde la memoria en la direccioacuten indicadapor el contador de programa y la guarda en el registro de instruccioacuten

2 Aumenta el contador de programa en la longitud de la instruccioacuten paraapuntar a la siguiente

3 Descodifica la instruccioacuten mediante la unidad de control Eacutesta se encargade coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar unafuncioacuten determinada

4 Se ejecuta la instruccioacuten Eacutesta puede cambiar el valor del contador delprograma permitiendo asiacute operaciones repetitivas El contador puedecambiar tambieacuten cuando se cumpla una cierta condicioacuten aritmeacuteticahaciendo que el ordenador pueda tomar decisiones que pueden alcanzarcualquier grado de complejidad mediante la aritmeacutetica y loacutegica anteriores

5 Vuelve al paso 1

Hoy en diacutea la mayoriacutea de ordenadores estaacuten basados en esta arquitecturaaunque pueden incluir otros dispositivos adicionales (por ejemplo para gestionarlas interrupciones de dispositivos externos como ratoacuten teclado etc)

httpwwwprogramacioncomblogs44_diario_de_un_profesor_de_informticaarchive409_que_es_la_arquitectura_informticahtml

Arquitectura Harvard

El teacutermino Arquitectura Harvard originalmente se referiacutea a las arquitecturas decomputadoras que utilizaban dispositivos de almacenamiento fiacutesicamenteseparados para las instrucciones y para los datos (en oposicioacuten a la Arquitecturavon Neumann) El teacutermino proviene de la computadora Harvard Mark I quealmacenaba las instrucciones en cintas perforadas y los datos en interruptoresTodas las computadoras constan principalmente de dos partes la CPU queprocesa los datos y la memoria que guarda los datos Cuando hablamos dememoria manejamos dos paraacutemetros los datos en siacute y el lugar donde se

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 414

encuentran almacenados (o direccioacuten) Los dos son importantes para la CPUpues muchas instrucciones frecuentes se traducen a algo asiacute como coge losdatos de eacutesta direccioacuten y antildeaacutedelos a los datos de eacutesta otra direccioacuten sin saberen realidad queacute es lo que contienen los datosEn los uacuteltimos antildeos la velocidad de las CPUs ha aumentado mucho encomparacioacuten a la de las memorias con las que trabaja asiacute que se debe ponermucha atencioacuten en reducir el nuacutemero de veces que se accede a ella paramantener el rendimiento Si por ejemplo cada instruccioacuten ejecutada en la CPUrequiere un acceso a la memoria no se gana nada incrementando la velocidadde la CPU shy este problema es conocido como limitacioacuten de memoriaSe puede fabricar memoria mucho maacutes raacutepida pero a costa de un precio muyalto La solucioacuten por tanto es proporcionar una pequentildea cantidad de memoriamuy raacutepida conocida con el nombre de cacheacute Mientras los datos que necesita elprocesador esteacuten en la cacheacute el rendimiento seraacute mucho mayor que si la cacheacutetiene que obtener primero los datos de la memoria principal La optimizacioacuten dela cacheacute es un tema muy importante de cara al disentildeo de computadorasLa arquitectura Harvard ofrece una solucioacuten particular a este problema Lasinstrucciones y los datos se almacenan en cacheacutes separadas para mejorar elrendimiento Por otro lado tiene el inconveniente de tener que dividir la cantidadde cacheacute entre los dos por lo que funciona mejor soacutelo cuando la frecuencia delectura de instrucciones y de datos es aproximadamente la misma Estaarquitectura suele utilizarse en DSPs o procesador de sentildeal digital usadoshabitualmente en productos para procesamiento de audio y video

httpeswikipediaorgwikiArquitectura_Harvard

httpwwwunicromcomTut_PICs1asp

La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientes una quecontiene soacutelo instrucciones y otra soacutelo datos Ambas disponen de susrespectivos sistemas de buses de acceso y es posible realizar operaciones deacceso (lectura o escritura) simultaacuteneamente en ambas memorias Figura 13

Figura 13 La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientespara datos y para instrucciones permitiendo accesos simultaacuteneos

httpwwwmonografiascomtrabajos12microcomicrocoshtml

ARQUITECTURA VECTORIAL

El encadenamiento aumenta la velocidad de proceso pero auacuten se puede mejorar

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 514

antildeadiendo teacutecnicas como el supersescalado Esta teacutecnica permite hacerparalelas las mismas etapas sobre instrucciones diferentes Un procesadorsuperescalar puede ejecutar maacutes de una instruccioacuten a la vez Para eacutesto esnecesario que existan varias unidades aritmeacuteticoshyloacutegicas de punto flotante y decontrol El proceso que sigue el micro es transparente al programa aunque elcompilador puede ayudar analizando el coacutedigo y generando un flujo deinstrucciones optimizado Veamos coacutemo se ejecutariacutean las instrucciones en unprocesador superescalar de que tiene duplicadas las subunidades que locomponen

Aunque esto mejora la velocidad global del sistema los conflictos de datoscrecen Si antes las instrucciones se encontraban muy proacuteximas ahora seejecutan simultaacuteneamente Esto hace necesario un chequeo dinaacutemico paradetectar y resolver los posibles conflictos

ARQUITECTURA PIPEshyLINE

Paralelismo Temporal PipeshyLine ldquoLinealrdquoLa arquitectura pipeshyline se aplica en dos lugares de la maquina en la CPU y enla UALVeamos en que consiste el pipeshyline y tratemos de entender porque el pipeshylinemejora el rendimiento de todo el sistemaVeamos una CPU no organizada en pipeshyline

Si se trata de una instruccioacuten a ser ejecutada por la ALU podemos decir que laCPU realiza a lo largo del ciclo de maquina estas 5 tareasUna vez que termina de ejecutar una instruccioacuten va a buscar otra y tarda enejecutarla un tiempo T es decir cada T segundos ejecuta una instruccioacuten

httphtmlrincondelvagocomcomputadores_arquitecturashyharvardshypipelineshyvectorialhtml

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 614

Arquitectura PIPEshyLINEYa hemos mencionado que una de las formas de lograr operacionesconcurrentes en un procesador se utilizan dos teacutecnicas baacutesicas paralelismo ypipeliningEl paralelismo conseguiacutea la concurrencia multiplicando la estructura del hardwaretantas veces como sea posible de modo que las diferentes etapas del procesose ejecuten simultaacuteneamentePipelining consiste en desdoblar la funcioacuten a realizarse en varias partesasignaacutendole al hardware correspondiente a cada una de las partes tambieacutenllamadas etapas Asiacute como el agua fluye a traveacutes de una tuberiacutea (pipeline) lasinstrucciones o datos fluyen a traveacutes de las etapas de un computador digitalpipeline a una velocidad que es independiente de la longitud de la tuberiacutea(numero de etapas del pipeline) y depende solamente de la velocidad a la cuallos datos e instrucciones pueden ingresar al pipelineEsta velocidad a su vez depende del tiempo que tarde el dato en atravesar unaetapa Este tiempo puede ser significativo ya que el computador no solo desplazalos datos o instrucciones de etapa en etapa sino que en cada una de ellas serealiza alguna operacioacuten sobre los mismos Como ejemplo en el caso de lasinstrucciones tendremos operaciones de buacutesqueda decodificacioacuten y ejecucioacuten

Pipeline Fiacutesico

Arquitecturas Segmentadas

Las arquitecturas segmentadas o con segmentacioacuten del cauce buscan mejorar el desempentildeo

realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instruccioacuten al mismo tiempo El procesador se

divide en varias unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de

las instrucciones

Arquitecturas de multiprocesamientoCuando se desea incrementar el desempentildeo maacutes aya de lo que permite la teacutecnica de segmentacioacutendel cauce (limite teoacuterico de una instruccioacuten por ciclo de reloj) se requiere utilizar maacutes de unprocesador para la ejecucioacuten del programa de aplicacioacuten

Las CPU de multiprocesamiento

SISO ndash (Single Instruction Single Operand ) computadoras independientesSIMO ndash (Single Instruction Multiple Operand ) procesadores vectorialesMISO ndash (Multiple Instruction Single Operand ) No implementado

MIMO ndash (Multiple Instruction Multiple Operand ) sistemas SMP Clusters

Procesadores vectoriales ndash Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numeacutericoa una serie de datos matriciales en especial en la simulacioacuten de sistemas fiacutesicos complejos talescomo simuladores para predecir el clima explosiones atoacutemicas reacciones quiacutemicas complejasetc donde los datos son representados como grandes nuacutemeros de datos en forma matricial sobrlos que se deben se aplicar el mismo algoritmo numeacuterico

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 714

En los sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors) varios procesadores comparten la mismamemoria principal y perifeacutericos de IO Normalmente conectados por un bus comuacuten Se conocencomo simeacutetricos ya que ninguacuten procesador toma el papel de maestro y los demaacutes de esclavos sinoque todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y perifeacutericos y ambos sonadministrados por el sistema operativo

12 Anaacutelisis de los componentes CPU arquitectura memoria dispositivos de IO

CPUUnidad central de proceso o UCP (conocida por sus siglas en ingleacutes CPU) circuitomicroscoacutepico que interpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y elproceso de datos en las computadoras Generalmente la CPU es un microprocesadorfabricado en un chip un uacutenico trozo de silicio que contiene millones de componenteselectroacutenicos El microprocesador de la CPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegicaque realiza caacutelculos y comparaciones y toma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacutenes cierta o falsa mediante las reglas del aacutelgebra de Boole) por una serie de registros dondese almacena informacioacuten temporalmente y por una unidad de control que interpreta yejecuta las instrucciones Para aceptar oacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentarlos resultados la CPU se comunica a traveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamadobus El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro)los dispositivos de entrada (por ejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida(por ejemplo un monitor o una impresora) Los factores relevantes de los chips de UCP sonCompatibilidad No todo el soft es compatible con todas las UCP En algunos casos se puedenresolver los problemas de compatibilidad usando software especial Velocidad La velocidad de una computadora estaacute determinada por la velocidad de su relojinterno el dispositivo cronomeacutetrico que produce pulsos eleacutectricos para sincronizar lasoperaciones de la computadora Las computadoras se describen en funcioacuten de su velocidadde reloj que se mide en mega hertz La velocidad tambieacuten estaacute determinada por laarquitectura del procesador es decir el disentildeo que establece de queacute manera estaacuten colocadosen el chip los componentes individuales de la CPU Desde la perspectiva del usuario el puntocrucial es que maacutes raacutepido casi siempre significa mejorEl Procesador El chip maacutes importante de cualquier placa madre es el procesador Sin el lacomputadora no podriacutea funcionar A menudo este componente se determina CPU quedescribe a la perfeccioacuten su papel dentro del sistema El procesador es realmente el elementocentral del proceso de procesamiento de datosLos procesadores se describen en teacuterminos de su tamantildeo de palabra su velocidad y lacapacidad de su RAM asociadaTamantildeo de la palabra Es el nuacutemero de bits que se maneja como una unidad en un sistema decomputacioacuten en particular Velocidad del procesador Se mide en diferentes unidades seguacuten el tipo de computadorMHz (Megahertz) para microcomputadoras Un oscilador de cristal controla la ejecucioacuten deinstrucciones dentro del procesador La velocidad del procesador de una micro se mide porsu frecuencia de oscilacioacuten o por el nuacutemero de ciclos de reloj por segundo El tiempotranscurrido para un ciclo de reloj es 1frecuenciaMIPS (Millones de instrucciones por segundo) Para estaciones de trabajo minis ymacrocomputadoras Por ejemplo una computadora de 100 MIPS puede ejecutar 100millones de instrucciones por segundoFLOPS (floating point operations per second operaciones de punto flotante por segundo)Para las supercomputadoras Las operaciones de punto flotante incluyen cifras muypequentildeas o muy altas Hay supercomputadoras para las cuales se puede hablar de GFLOPS(Gigaflops es decir 1000 millones de FLOPS)Capacidad de la RAM Se mide en teacuterminos del nuacutemero de bytes que puede almacenarHabitualmente se mide en KB y MB aunque ya hay computadoras en las que se debe hablarde GB

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 814

httpwwwmonografiascomtrabajos12comptcncomptcnshtmlUCP

Arquitectura interna del CPULa CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de datos de alta

velocidad llamada registro Algunos de los registros estaacuten dedicados al control y solo la unidad

de control tiene acceso a ellos Los registros restantes son los registros de uso general y el

programador es el usuario que tiene acceso a ellos

Dentro del conjunto baacutesico de registros de control se deben incluir a los siguientes

middot Contador de programa (PC)middot Registro de direcciones de la memoria (MAR)middot Registro de datos (RD)middot Registro de instrucciones (ER)middot Palabra de estado de programa (PSW)

middot (PC) La funcioacuten del PC consiste en seguir la pista de la instruccioacuten por buscar (capturar) en elsiguiente ciclo de maquina por lo tanto contiene la direccioacuten de la siguiente instruccioacuten por

ejecutar El PC es modificado dentro del ciclo de buacutesqueda de la instruccioacuten actual mediante lasuma de una constante El numero que se agrega al PC es la longitud de una instruccioacuten en

palabras

Por lo tanto si una instruccioacuten tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC si una instruccioacuten

tiene dos palabras de largo se agrega 2 y asiacute sucesivamente

middot Registro de direcciones de la memoria (MAR) funciona como registro de enlace entre laCPU y el canal de direcciones Cuando se logra el acceso a la memoria la direccioacuten es colocada

en el MAR por la unidad de control y ahiacute permanece hasta que se completa la transaccioacuten El

numero de bit que hay en el MAR es igual al del canal de direcciones

La diferencia que existe entre el PC y el MAR es que durante el ciclo de ejecucioacuten de una

instruccioacuten el PC y el MAR sirven al mismo fin Sin embargo muchas de las instrucciones de la

maquina hacen referencia a la memoria y operan con los datos que estaacuten en ella Como la

direccioacuten de los datos suele ser diferente de la instruccioacuten siguiente se necesita el MAR

middot Registro de datos la funcioacuten del RD consiste en proporcionar un aacuterea de almacenamientotemporal (memoria intermedia acumulada o buffer) de datos que se intercambian entre la PCU y

la memoria Los datos pueden ser instrucciones (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) o datos del

operando (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) Debido a su conexioacuten directa con el canal de datos

el RD contiene el mismo numero de bit que dicho canal

middot Registro de instrucciones (ER) es un registro que conserva el coacutedigo de operacioacuten de lainstruccioacuten en todo el ciclo de la maquina El coacutedigo es empleado por la unidad de control de la

CPU para generar las sentildeales apropiadas que controla le ejecucioacuten de la instruccioacuten La longitud

del ER es la longitud en bit del coacutedigo de operacioacuten

middot Palabra de estado de programa (PSW) la palabra de estado o condicioacuten de programaalmacena informacioacuten pertinente sobre el programa que este ejecutaacutendose Por ejemplo al

completarse una funcioacuten de la unidad aritmeacutetica loacutegica se modifica un conjunto de bit llamados

coacutedigos (o sentildeales de condicioacuten) Estos bit especifican si el resultado de una operacioacuten aritmeacutetica

fue 0 o negativo o si el resultado se desbordoacute

El programa puede verificar estos bit en las instrucciones siguientes cambiar en forma condicional

su flujo de control seguacuten su valor

Ademaacutes el PSW contiene bit que hacen posible que la computadora responda a solicitudes de

servicio asincroacutenicas generadas por dispositivos de EntradashySalida o condiciones de error

interno Estas sentildeales se denominan interrupciones

Los registros restantes que se pueden encontrar en un microprocesador son de uso general

Estos se utilizan para almacenar informacioacuten en forma temporal Tambieacuten retienen operandos

que participan en operaciones de la ULA

Algunas veces el conjunto de instrucciones de la computadora y el esquema de direccionamiento

de la arquitectura restringe el uso de alguno de estos registros

Si bien en todas las maquinas la informacioacuten contenida en el registro puede manipularse como

datos ordinarios durante la ejecucioacuten de algunas instrucciones los datos se utilizan en forma

expliacutecita para decidir una direccioacuten de la memoria La ventaja de usar registros para retener datos

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 914

de operaciones es la velocidad

httphtmlrincondelvagocomarquitectura-interna-de-la-cpuhtml

Elementos que la componen1 Unidad de control controla el funcionamiento de la CPU y por tanto de el

computador2 Unidad aritmeacutetico-loacutegica (ALU) encargada de llevar a cabo las funciones de

procesamiento de datos del computador3 Registros proporcionan almacenamiento interno a la CPU4 Interconexiones CPU Son mecanismos que proporcionan comunicacioacuten entre la

unidad de control la ALU y los registros

FuncionamientoFunciones que realizaLa Unidad central de proceso o CPU se puede definir como un circuito microscoacutepico queinterpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en losordenadores Habitualmente la CPU es un microprocesador fabricado en un chip un uacutenicotrozo de silicio que contiene millones de componentes electroacutenicos El microprocesador de laCPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegica que realiza caacutelculos y comparaciones ytoma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacuten es cierta o falsa mediante las reglas delaacutelgebra de Boole) por una serie de registros donde se almacena informacioacuten temporalmentey por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones Para aceptaroacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentar los resultados la CPU se comunica atraveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus El bus conecta la CPU a losdispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro) los dispositivos de entrada (porejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo un monitor o unaimpresora)

MemoriaSe denomina memoria a los circuitos que permiten almacenar y recuperar la informacioacuten En unsentido maacutes amplio puede referirse tambieacuten a sistemas externos de almacenamiento como las

unidades de disco o de cinta Memoria de acceso aleatorio o RAM (Random Access Memory)es la memoria basada en semiconductores que puede ser leiacuteda y escrita por el microprocesador

u otros dispositivos de hardware El acceso a las posiciones de almacenamiento se puede

realizar en cualquier orden

Los chips de memoria son pequentildeos rectaacutengulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas

plaquitas con pines o contactos La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de

almacenamiento como los disquetes o los discos duros es que la RAM es muchiacutesimo maacutes

raacutepida y que se borra al apagar el ordenador no como eacutestos El interior de cada chip se puede imaginar como una matriz o tabla en la cual cada celda escapaz de almacenar un bit Por tanto un bit se puede localizar directamenteproporcionando una fila y una columna de la tabla En realidad la CPU identifica cada celdamediante un nuacutemero denominado direccioacuten de memoria A partir de una direccioacuten secalcula cuaacutel es la fila y columna correspondiente con lo que ya se puede acceder a la celdadeseada El acceso se realiza en dos pasos primero se comunica la fila y luego la columnaempleando los mismos terminales de conexioacuten Obviamente esta teacutecnica (denominadamultiplexado) permite emplear menos terminales de conexioacuten para acceder a la RAM lo queoptimiza la relacioacuten entre el tamantildeo del chip y la capacidad de almacenamientoRealmente la CPU no suele trabajar con bits independientes sino maacutes bien con agrupacionesde los mismos en forma de palabras binarias Esto hace que la RAM no se presente en un solochip sino maacutes bien en agrupaciones de los mismosHemos de tener muy en cuenta que esta memoria es la que mantiene los programas funcionando

y abiertos por lo que al ser Windows 9598 un sistema operativo multitarea estaremos a merced

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1014

de la cantidad de memoria RAM que tengamos dispuesta en el ordenador En la actualidad

hemos de disponer de la mayor cantidad posible de eacutesta ya que estamos supeditados al

funcionamiento maacutes raacutepido o maacutes lento de nuestras aplicaciones diarias La memoria RAM hace

unos antildeos era muy cara pero hoy en diacutea su precio ha bajado considerablemente

Cuando alguien se pregunta cuaacutenta memoria RAM necesitaraacute debe sopesar con queacute programas

va a trabajar normalmente Si uacutenicamente vamos a trabajar con aplicaciones de texto hojas de

caacutelculo y similares nos bastaraacute con unos 32 Mb de eacutesta (aunque esta cifra se ha quedado

bastante corta) pero si trabajamos con multimedia fotografiacutea viacutedeo o CAD por poner un

ejemplo hemos de contar con la maacutexima cantidad de memoria RAM en nuestro equipo (unos 128

Mb o maacutes) para que su funcionamiento sea oacuteptimo ya que estos programas son auteacutenticos

devoradores de memoria Hoy en diacutea no es recomendable tener menos de 64 Mb para el buen

funcionamiento tanto de Windows como de las aplicaciones normales ya que notaremos

considerablemente su rapidez y rendimiento pues generalmente los equipos actuales ya traen

128 Mb de RAM

Arquitecturas de la memoriaElementos que la componen Una memoria vista desde el exterior tiene la estructura mostrada en la figura 3-1 Paraefectuar una lectura se deposita en el bus de direcciones la direccioacuten de la palabra dememoria que se desea leer y entonces se activa la sentildeal de lectura (R) despueacutes de ciertotiempo (tiempo de latencia de la memoria) en el bus de datos apareceraacute el contenido de ladireccioacuten buscada Por otra parte para realizar una escritura se deposita en el bus de datosla informacioacuten que se desea escribir y en el bus de direcciones la direccioacuten donde deseamosescribirla entonces se activa la sentildeal de escritura (W) pasado el tiempo de latencia lamemoria escribiraacute la informacioacuten en la direccioacuten deseada Internamente la memoria tiene unregistro de direccioacuten (MAR memory address register) un registro buffer de memoria oregistro de datos (MB memory buffer o MDR memory data register) y un decodificadorcomo se ve en la figura 3-2 Esta forma de estructurar la memoria se llama organizacioacutenlineal o de una dimensioacuten En la figura cada liacutenea de palabra activa todas las ceacutelulas dememoria que corresponden a la misma palabra

Por otra parte en una memoria ROM programable por el usuario con organizacioacuten lineal lasuniones de los diodos correspondientes a lugares donde deba haber un 0 deben destruirseTambieacuten se pueden sustituir los diodos por transistores y entonces la ceacutelula de memoria tieneel esquema de la figura 3-3 en este caso la unioacuten que debe destruirse para grabar un 0 esla del emisor

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1114

En el caso de una memoria RAM estaacutetica con organizacioacuten lineal cada ceacutelula de memoriatoma la forma mostrada en la figura 3-4 En este esquema las primeras puertas AND soacutelo sonnecesarias en el una de las ceacutelulas de cada palabra Se debe comentar la necesidad de lapuerta de tres estados a la salida del biestable esta puerta se pone para evitar que se unanlas salidas de los circuitos de las ceacutelulas de diferentes palabras a traveacutes del hilo de bit Si esapuerta no se pusiera (o hubiera otro tipo de puerta en su lugar como una puerta AND) lainformacioacuten correspondiente a la palabra activa entrariacutea por los circuitos de salida de lasdemaacutes ceacutelulas lo que los dantildeariacuteaOrganizar 1a memoria de esta forma tiene el inconveniente de que la complejidad deldecodificador crece exponencialmente con el nuacutemero de entradas y en una memoria demucha capacidad la complejidad del decodificador la hace inviable Esto hace necesaria unaalternativa que simplifique los decodificadores Esta alternativa la constituye laorganizacioacuten en dos dimensiones en que los bits del registro de direccioacuten se dividen en dospartes y cada una de ellas va a un decodificador diferente En este caso las liacuteneasprocedentes de ambos decodificadores (X e Y) se cruzan formando un sistema de coordenadasen que cada punto de cruce corresponde a una palabra de memoria Dado que en cadadecodificador soacutelo se activa una liacutenea soacutelo se activaraacute la palabra correspondiente al puntode cruce de las dos liacuteneas activadas Faacutecilmente se puede comprender que los decodificadoresse simplifican mucho ya que cada uno tiene la mitad de entradas que en el caso anterior Hayque decir sin embargo que la ceacutelula de memoria se complica un poco porque hay que antildeadiruna puerta AND en cada palabra para determinar si coinciden las liacuteneas X e Y

La organizacioacuten de la memoria en dos dimensiones tambieacuten es uacutetil para las memoriasdinaacutemicas ya que el refresco de estas memorias se realiza por bloques y eacutestos puedencoincidir con una de las dimensiones (la que corresponda a los bits de direccioacuten de mayorpeso) En la praacutectica las memorias dinaacutemicas son maacutes lentas que las estaacuteticas y ademaacutes son delectura destructiva pero resultan maacutes baratas aunque necesiten circuitos de refresco si lamemoria no es de mucha capacidad

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1214

Agunas direcciones (hex) de puertos en el PC XTAT

Dispositivo Direccioacuten

Controlador DMAC1 primario 8237A 000-00F

Controlador de interrupciones PIC1 8259A 020-021

Temporizador programable PIT 8253 y 8254 040-043

Controlador perifeacutericos PPI 8255 (XT) 060-063

Controlador 8742 (AT) 060-064

Altavoz del sistema 061-061

CMOS RAM amp NMI Mask Reg (AT) 070-071

Registros de paacutegina DMA 081-08F

Controlador de interrupciones PIC2 (AT) 0A0-0A1

NMI Mask register (XT) 0A2-0AF

Controlador DMAC2 secundario (AT) 0C0-0DF

Clear Reset del coprocesador matemaacutetico 0F0-0F1

Coprocesador matemaacutetico 80287 0F8-0FF

Controlador de disco duro (AT) 1F0-1FF

Puerto de juegos 200-20F

Unidad de expansioacuten (XT) 210-21F

Ratoacuten (conectado al bus) 238-23B

Ratoacuten de bus alternativo 23C-23F

Puerto paralelo (LPT2) 278-27F

EGA (Enhanced Graphic Adapter) 2B0-2BF

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDACualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lohace a traveacutes de un puerto por esto se denominan tambieacuten puertos de ES (IO ports) Desde el punto de vista del software un puerto es una interfaz con ciertas caracteriacutesticasse trata por tanto de una abstraccioacuten (no nos referimos al enchufe con el que se conectafiacutesicamente un dispositivo al sistema) aunque desde el punto de vista del hardware estaabstraccioacuten se corresponde con un dispositivo fiacutesico capaz de intercambiar informacioacuten (ES)con el bus

Como los dispositivos ES tienen alguacuten tipo de conexioacuten con el bus externo deben tener unadireccioacuten (o conjunto de ellas) que los identifique Los hemos comparado con un teleacutefono undispositivo con el que se puede enviarrecibir informacioacuten mediante una direccioacuten Hablarde un puerto ES es casi siempre sinoacutenimo de una direccioacuten y es costumbre informaacuteticareferirse a estas direcciones en hexadecimal De modo que por ejemplo un puerto puede ser0x21 en un fuente o 21h en un texto informaacutetico

Direcciones de puertos

El modelo de direccionamiento del PC ha adoptado dos modelos seguacuten la naturaleza deldispositivo a conectar Direccionamiento dedicado para dispositivos de mediabajavelocidad Por ejemplo puertos serie y paralelo (impresora) teclado Etc ydireccionamiento mapeado en memoria para dispositivos raacutepidos (tiacutepicamente losadaptadores graacuteficos) En el apartado dedicado a ES se explican las diferencias entreambas modalidades Respecto a los dispositivos de direccionamiento dedicado desde la introduccioacuten del IBM-PCes costumbre que determinados dispositivos muy comunes se conecten mediante puertos dedirecciones determinadasEn la tabla adjunta se muestranalgunas de estas direccionestiacutepicas para dispositivos de ES[3] Las referencias a los chips serefieren a los utilizados en losprimeros PCs Actualmente hansido sustituidos por uno o dosintegrados (Chipset) que realizantodas las funcionesPuede observarse que para unmismo perifeacuterico se tienen variasdirecciones (un rango) La razoacutenes que estos dispositivos tienenvarios registros yo sonprogramables para lo quedisponen de registros especiales(cada registro de un Byte tieneuna direccioacuten y estas soncorrelativas) Por ejemplo elcontrolador de puerto serie de losprimeros PCs era un circuitointegrado 8250 de NationalSemiconductor que dispone de 8registros aunque los datos sereciben y transmiten por uno deellos el resto sirve paraprogramar y controlar elfuncionamiento del chip

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 314

documento First Draft of a Report on the EDVAC (1945) escrito por el conocidomatemaacutetico John von Neumann que propuso el concepto de programaalmacenado Dicho documento fue redactado en vistas a la construccioacuten delsucesor de la computadora ENIAC y su contenido fue desarrollado por PresperEckert John Mauchly Arthur Burks y otros durante varios meses antes de queVon Neumann redactara el borrador del informeLos ordenadores con arquitectura Von Neumann constan de cinco partes Launidad aritmeacuteticoshyloacutegica o ALU la unidad de control la memoria un dispositivode entradasalida y el bus de datos que proporciona un medio de transporte delos datos entre las distintas partes

Un ordenador con arquitectura von Neumann realiza o emula los siguientespasos secuencialmente

1 Obtiene la siguiente instruccioacuten desde la memoria en la direccioacuten indicadapor el contador de programa y la guarda en el registro de instruccioacuten

2 Aumenta el contador de programa en la longitud de la instruccioacuten paraapuntar a la siguiente

3 Descodifica la instruccioacuten mediante la unidad de control Eacutesta se encargade coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar unafuncioacuten determinada

4 Se ejecuta la instruccioacuten Eacutesta puede cambiar el valor del contador delprograma permitiendo asiacute operaciones repetitivas El contador puedecambiar tambieacuten cuando se cumpla una cierta condicioacuten aritmeacuteticahaciendo que el ordenador pueda tomar decisiones que pueden alcanzarcualquier grado de complejidad mediante la aritmeacutetica y loacutegica anteriores

5 Vuelve al paso 1

Hoy en diacutea la mayoriacutea de ordenadores estaacuten basados en esta arquitecturaaunque pueden incluir otros dispositivos adicionales (por ejemplo para gestionarlas interrupciones de dispositivos externos como ratoacuten teclado etc)

httpwwwprogramacioncomblogs44_diario_de_un_profesor_de_informticaarchive409_que_es_la_arquitectura_informticahtml

Arquitectura Harvard

El teacutermino Arquitectura Harvard originalmente se referiacutea a las arquitecturas decomputadoras que utilizaban dispositivos de almacenamiento fiacutesicamenteseparados para las instrucciones y para los datos (en oposicioacuten a la Arquitecturavon Neumann) El teacutermino proviene de la computadora Harvard Mark I quealmacenaba las instrucciones en cintas perforadas y los datos en interruptoresTodas las computadoras constan principalmente de dos partes la CPU queprocesa los datos y la memoria que guarda los datos Cuando hablamos dememoria manejamos dos paraacutemetros los datos en siacute y el lugar donde se

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 414

encuentran almacenados (o direccioacuten) Los dos son importantes para la CPUpues muchas instrucciones frecuentes se traducen a algo asiacute como coge losdatos de eacutesta direccioacuten y antildeaacutedelos a los datos de eacutesta otra direccioacuten sin saberen realidad queacute es lo que contienen los datosEn los uacuteltimos antildeos la velocidad de las CPUs ha aumentado mucho encomparacioacuten a la de las memorias con las que trabaja asiacute que se debe ponermucha atencioacuten en reducir el nuacutemero de veces que se accede a ella paramantener el rendimiento Si por ejemplo cada instruccioacuten ejecutada en la CPUrequiere un acceso a la memoria no se gana nada incrementando la velocidadde la CPU shy este problema es conocido como limitacioacuten de memoriaSe puede fabricar memoria mucho maacutes raacutepida pero a costa de un precio muyalto La solucioacuten por tanto es proporcionar una pequentildea cantidad de memoriamuy raacutepida conocida con el nombre de cacheacute Mientras los datos que necesita elprocesador esteacuten en la cacheacute el rendimiento seraacute mucho mayor que si la cacheacutetiene que obtener primero los datos de la memoria principal La optimizacioacuten dela cacheacute es un tema muy importante de cara al disentildeo de computadorasLa arquitectura Harvard ofrece una solucioacuten particular a este problema Lasinstrucciones y los datos se almacenan en cacheacutes separadas para mejorar elrendimiento Por otro lado tiene el inconveniente de tener que dividir la cantidadde cacheacute entre los dos por lo que funciona mejor soacutelo cuando la frecuencia delectura de instrucciones y de datos es aproximadamente la misma Estaarquitectura suele utilizarse en DSPs o procesador de sentildeal digital usadoshabitualmente en productos para procesamiento de audio y video

httpeswikipediaorgwikiArquitectura_Harvard

httpwwwunicromcomTut_PICs1asp

La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientes una quecontiene soacutelo instrucciones y otra soacutelo datos Ambas disponen de susrespectivos sistemas de buses de acceso y es posible realizar operaciones deacceso (lectura o escritura) simultaacuteneamente en ambas memorias Figura 13

Figura 13 La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientespara datos y para instrucciones permitiendo accesos simultaacuteneos

httpwwwmonografiascomtrabajos12microcomicrocoshtml

ARQUITECTURA VECTORIAL

El encadenamiento aumenta la velocidad de proceso pero auacuten se puede mejorar

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 514

antildeadiendo teacutecnicas como el supersescalado Esta teacutecnica permite hacerparalelas las mismas etapas sobre instrucciones diferentes Un procesadorsuperescalar puede ejecutar maacutes de una instruccioacuten a la vez Para eacutesto esnecesario que existan varias unidades aritmeacuteticoshyloacutegicas de punto flotante y decontrol El proceso que sigue el micro es transparente al programa aunque elcompilador puede ayudar analizando el coacutedigo y generando un flujo deinstrucciones optimizado Veamos coacutemo se ejecutariacutean las instrucciones en unprocesador superescalar de que tiene duplicadas las subunidades que locomponen

Aunque esto mejora la velocidad global del sistema los conflictos de datoscrecen Si antes las instrucciones se encontraban muy proacuteximas ahora seejecutan simultaacuteneamente Esto hace necesario un chequeo dinaacutemico paradetectar y resolver los posibles conflictos

ARQUITECTURA PIPEshyLINE

Paralelismo Temporal PipeshyLine ldquoLinealrdquoLa arquitectura pipeshyline se aplica en dos lugares de la maquina en la CPU y enla UALVeamos en que consiste el pipeshyline y tratemos de entender porque el pipeshylinemejora el rendimiento de todo el sistemaVeamos una CPU no organizada en pipeshyline

Si se trata de una instruccioacuten a ser ejecutada por la ALU podemos decir que laCPU realiza a lo largo del ciclo de maquina estas 5 tareasUna vez que termina de ejecutar una instruccioacuten va a buscar otra y tarda enejecutarla un tiempo T es decir cada T segundos ejecuta una instruccioacuten

httphtmlrincondelvagocomcomputadores_arquitecturashyharvardshypipelineshyvectorialhtml

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 614

Arquitectura PIPEshyLINEYa hemos mencionado que una de las formas de lograr operacionesconcurrentes en un procesador se utilizan dos teacutecnicas baacutesicas paralelismo ypipeliningEl paralelismo conseguiacutea la concurrencia multiplicando la estructura del hardwaretantas veces como sea posible de modo que las diferentes etapas del procesose ejecuten simultaacuteneamentePipelining consiste en desdoblar la funcioacuten a realizarse en varias partesasignaacutendole al hardware correspondiente a cada una de las partes tambieacutenllamadas etapas Asiacute como el agua fluye a traveacutes de una tuberiacutea (pipeline) lasinstrucciones o datos fluyen a traveacutes de las etapas de un computador digitalpipeline a una velocidad que es independiente de la longitud de la tuberiacutea(numero de etapas del pipeline) y depende solamente de la velocidad a la cuallos datos e instrucciones pueden ingresar al pipelineEsta velocidad a su vez depende del tiempo que tarde el dato en atravesar unaetapa Este tiempo puede ser significativo ya que el computador no solo desplazalos datos o instrucciones de etapa en etapa sino que en cada una de ellas serealiza alguna operacioacuten sobre los mismos Como ejemplo en el caso de lasinstrucciones tendremos operaciones de buacutesqueda decodificacioacuten y ejecucioacuten

Pipeline Fiacutesico

Arquitecturas Segmentadas

Las arquitecturas segmentadas o con segmentacioacuten del cauce buscan mejorar el desempentildeo

realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instruccioacuten al mismo tiempo El procesador se

divide en varias unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de

las instrucciones

Arquitecturas de multiprocesamientoCuando se desea incrementar el desempentildeo maacutes aya de lo que permite la teacutecnica de segmentacioacutendel cauce (limite teoacuterico de una instruccioacuten por ciclo de reloj) se requiere utilizar maacutes de unprocesador para la ejecucioacuten del programa de aplicacioacuten

Las CPU de multiprocesamiento

SISO ndash (Single Instruction Single Operand ) computadoras independientesSIMO ndash (Single Instruction Multiple Operand ) procesadores vectorialesMISO ndash (Multiple Instruction Single Operand ) No implementado

MIMO ndash (Multiple Instruction Multiple Operand ) sistemas SMP Clusters

Procesadores vectoriales ndash Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numeacutericoa una serie de datos matriciales en especial en la simulacioacuten de sistemas fiacutesicos complejos talescomo simuladores para predecir el clima explosiones atoacutemicas reacciones quiacutemicas complejasetc donde los datos son representados como grandes nuacutemeros de datos en forma matricial sobrlos que se deben se aplicar el mismo algoritmo numeacuterico

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 714

En los sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors) varios procesadores comparten la mismamemoria principal y perifeacutericos de IO Normalmente conectados por un bus comuacuten Se conocencomo simeacutetricos ya que ninguacuten procesador toma el papel de maestro y los demaacutes de esclavos sinoque todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y perifeacutericos y ambos sonadministrados por el sistema operativo

12 Anaacutelisis de los componentes CPU arquitectura memoria dispositivos de IO

CPUUnidad central de proceso o UCP (conocida por sus siglas en ingleacutes CPU) circuitomicroscoacutepico que interpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y elproceso de datos en las computadoras Generalmente la CPU es un microprocesadorfabricado en un chip un uacutenico trozo de silicio que contiene millones de componenteselectroacutenicos El microprocesador de la CPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegicaque realiza caacutelculos y comparaciones y toma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacutenes cierta o falsa mediante las reglas del aacutelgebra de Boole) por una serie de registros dondese almacena informacioacuten temporalmente y por una unidad de control que interpreta yejecuta las instrucciones Para aceptar oacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentarlos resultados la CPU se comunica a traveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamadobus El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro)los dispositivos de entrada (por ejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida(por ejemplo un monitor o una impresora) Los factores relevantes de los chips de UCP sonCompatibilidad No todo el soft es compatible con todas las UCP En algunos casos se puedenresolver los problemas de compatibilidad usando software especial Velocidad La velocidad de una computadora estaacute determinada por la velocidad de su relojinterno el dispositivo cronomeacutetrico que produce pulsos eleacutectricos para sincronizar lasoperaciones de la computadora Las computadoras se describen en funcioacuten de su velocidadde reloj que se mide en mega hertz La velocidad tambieacuten estaacute determinada por laarquitectura del procesador es decir el disentildeo que establece de queacute manera estaacuten colocadosen el chip los componentes individuales de la CPU Desde la perspectiva del usuario el puntocrucial es que maacutes raacutepido casi siempre significa mejorEl Procesador El chip maacutes importante de cualquier placa madre es el procesador Sin el lacomputadora no podriacutea funcionar A menudo este componente se determina CPU quedescribe a la perfeccioacuten su papel dentro del sistema El procesador es realmente el elementocentral del proceso de procesamiento de datosLos procesadores se describen en teacuterminos de su tamantildeo de palabra su velocidad y lacapacidad de su RAM asociadaTamantildeo de la palabra Es el nuacutemero de bits que se maneja como una unidad en un sistema decomputacioacuten en particular Velocidad del procesador Se mide en diferentes unidades seguacuten el tipo de computadorMHz (Megahertz) para microcomputadoras Un oscilador de cristal controla la ejecucioacuten deinstrucciones dentro del procesador La velocidad del procesador de una micro se mide porsu frecuencia de oscilacioacuten o por el nuacutemero de ciclos de reloj por segundo El tiempotranscurrido para un ciclo de reloj es 1frecuenciaMIPS (Millones de instrucciones por segundo) Para estaciones de trabajo minis ymacrocomputadoras Por ejemplo una computadora de 100 MIPS puede ejecutar 100millones de instrucciones por segundoFLOPS (floating point operations per second operaciones de punto flotante por segundo)Para las supercomputadoras Las operaciones de punto flotante incluyen cifras muypequentildeas o muy altas Hay supercomputadoras para las cuales se puede hablar de GFLOPS(Gigaflops es decir 1000 millones de FLOPS)Capacidad de la RAM Se mide en teacuterminos del nuacutemero de bytes que puede almacenarHabitualmente se mide en KB y MB aunque ya hay computadoras en las que se debe hablarde GB

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 814

httpwwwmonografiascomtrabajos12comptcncomptcnshtmlUCP

Arquitectura interna del CPULa CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de datos de alta

velocidad llamada registro Algunos de los registros estaacuten dedicados al control y solo la unidad

de control tiene acceso a ellos Los registros restantes son los registros de uso general y el

programador es el usuario que tiene acceso a ellos

Dentro del conjunto baacutesico de registros de control se deben incluir a los siguientes

middot Contador de programa (PC)middot Registro de direcciones de la memoria (MAR)middot Registro de datos (RD)middot Registro de instrucciones (ER)middot Palabra de estado de programa (PSW)

middot (PC) La funcioacuten del PC consiste en seguir la pista de la instruccioacuten por buscar (capturar) en elsiguiente ciclo de maquina por lo tanto contiene la direccioacuten de la siguiente instruccioacuten por

ejecutar El PC es modificado dentro del ciclo de buacutesqueda de la instruccioacuten actual mediante lasuma de una constante El numero que se agrega al PC es la longitud de una instruccioacuten en

palabras

Por lo tanto si una instruccioacuten tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC si una instruccioacuten

tiene dos palabras de largo se agrega 2 y asiacute sucesivamente

middot Registro de direcciones de la memoria (MAR) funciona como registro de enlace entre laCPU y el canal de direcciones Cuando se logra el acceso a la memoria la direccioacuten es colocada

en el MAR por la unidad de control y ahiacute permanece hasta que se completa la transaccioacuten El

numero de bit que hay en el MAR es igual al del canal de direcciones

La diferencia que existe entre el PC y el MAR es que durante el ciclo de ejecucioacuten de una

instruccioacuten el PC y el MAR sirven al mismo fin Sin embargo muchas de las instrucciones de la

maquina hacen referencia a la memoria y operan con los datos que estaacuten en ella Como la

direccioacuten de los datos suele ser diferente de la instruccioacuten siguiente se necesita el MAR

middot Registro de datos la funcioacuten del RD consiste en proporcionar un aacuterea de almacenamientotemporal (memoria intermedia acumulada o buffer) de datos que se intercambian entre la PCU y

la memoria Los datos pueden ser instrucciones (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) o datos del

operando (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) Debido a su conexioacuten directa con el canal de datos

el RD contiene el mismo numero de bit que dicho canal

middot Registro de instrucciones (ER) es un registro que conserva el coacutedigo de operacioacuten de lainstruccioacuten en todo el ciclo de la maquina El coacutedigo es empleado por la unidad de control de la

CPU para generar las sentildeales apropiadas que controla le ejecucioacuten de la instruccioacuten La longitud

del ER es la longitud en bit del coacutedigo de operacioacuten

middot Palabra de estado de programa (PSW) la palabra de estado o condicioacuten de programaalmacena informacioacuten pertinente sobre el programa que este ejecutaacutendose Por ejemplo al

completarse una funcioacuten de la unidad aritmeacutetica loacutegica se modifica un conjunto de bit llamados

coacutedigos (o sentildeales de condicioacuten) Estos bit especifican si el resultado de una operacioacuten aritmeacutetica

fue 0 o negativo o si el resultado se desbordoacute

El programa puede verificar estos bit en las instrucciones siguientes cambiar en forma condicional

su flujo de control seguacuten su valor

Ademaacutes el PSW contiene bit que hacen posible que la computadora responda a solicitudes de

servicio asincroacutenicas generadas por dispositivos de EntradashySalida o condiciones de error

interno Estas sentildeales se denominan interrupciones

Los registros restantes que se pueden encontrar en un microprocesador son de uso general

Estos se utilizan para almacenar informacioacuten en forma temporal Tambieacuten retienen operandos

que participan en operaciones de la ULA

Algunas veces el conjunto de instrucciones de la computadora y el esquema de direccionamiento

de la arquitectura restringe el uso de alguno de estos registros

Si bien en todas las maquinas la informacioacuten contenida en el registro puede manipularse como

datos ordinarios durante la ejecucioacuten de algunas instrucciones los datos se utilizan en forma

expliacutecita para decidir una direccioacuten de la memoria La ventaja de usar registros para retener datos

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 914

de operaciones es la velocidad

httphtmlrincondelvagocomarquitectura-interna-de-la-cpuhtml

Elementos que la componen1 Unidad de control controla el funcionamiento de la CPU y por tanto de el

computador2 Unidad aritmeacutetico-loacutegica (ALU) encargada de llevar a cabo las funciones de

procesamiento de datos del computador3 Registros proporcionan almacenamiento interno a la CPU4 Interconexiones CPU Son mecanismos que proporcionan comunicacioacuten entre la

unidad de control la ALU y los registros

FuncionamientoFunciones que realizaLa Unidad central de proceso o CPU se puede definir como un circuito microscoacutepico queinterpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en losordenadores Habitualmente la CPU es un microprocesador fabricado en un chip un uacutenicotrozo de silicio que contiene millones de componentes electroacutenicos El microprocesador de laCPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegica que realiza caacutelculos y comparaciones ytoma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacuten es cierta o falsa mediante las reglas delaacutelgebra de Boole) por una serie de registros donde se almacena informacioacuten temporalmentey por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones Para aceptaroacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentar los resultados la CPU se comunica atraveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus El bus conecta la CPU a losdispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro) los dispositivos de entrada (porejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo un monitor o unaimpresora)

MemoriaSe denomina memoria a los circuitos que permiten almacenar y recuperar la informacioacuten En unsentido maacutes amplio puede referirse tambieacuten a sistemas externos de almacenamiento como las

unidades de disco o de cinta Memoria de acceso aleatorio o RAM (Random Access Memory)es la memoria basada en semiconductores que puede ser leiacuteda y escrita por el microprocesador

u otros dispositivos de hardware El acceso a las posiciones de almacenamiento se puede

realizar en cualquier orden

Los chips de memoria son pequentildeos rectaacutengulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas

plaquitas con pines o contactos La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de

almacenamiento como los disquetes o los discos duros es que la RAM es muchiacutesimo maacutes

raacutepida y que se borra al apagar el ordenador no como eacutestos El interior de cada chip se puede imaginar como una matriz o tabla en la cual cada celda escapaz de almacenar un bit Por tanto un bit se puede localizar directamenteproporcionando una fila y una columna de la tabla En realidad la CPU identifica cada celdamediante un nuacutemero denominado direccioacuten de memoria A partir de una direccioacuten secalcula cuaacutel es la fila y columna correspondiente con lo que ya se puede acceder a la celdadeseada El acceso se realiza en dos pasos primero se comunica la fila y luego la columnaempleando los mismos terminales de conexioacuten Obviamente esta teacutecnica (denominadamultiplexado) permite emplear menos terminales de conexioacuten para acceder a la RAM lo queoptimiza la relacioacuten entre el tamantildeo del chip y la capacidad de almacenamientoRealmente la CPU no suele trabajar con bits independientes sino maacutes bien con agrupacionesde los mismos en forma de palabras binarias Esto hace que la RAM no se presente en un solochip sino maacutes bien en agrupaciones de los mismosHemos de tener muy en cuenta que esta memoria es la que mantiene los programas funcionando

y abiertos por lo que al ser Windows 9598 un sistema operativo multitarea estaremos a merced

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1014

de la cantidad de memoria RAM que tengamos dispuesta en el ordenador En la actualidad

hemos de disponer de la mayor cantidad posible de eacutesta ya que estamos supeditados al

funcionamiento maacutes raacutepido o maacutes lento de nuestras aplicaciones diarias La memoria RAM hace

unos antildeos era muy cara pero hoy en diacutea su precio ha bajado considerablemente

Cuando alguien se pregunta cuaacutenta memoria RAM necesitaraacute debe sopesar con queacute programas

va a trabajar normalmente Si uacutenicamente vamos a trabajar con aplicaciones de texto hojas de

caacutelculo y similares nos bastaraacute con unos 32 Mb de eacutesta (aunque esta cifra se ha quedado

bastante corta) pero si trabajamos con multimedia fotografiacutea viacutedeo o CAD por poner un

ejemplo hemos de contar con la maacutexima cantidad de memoria RAM en nuestro equipo (unos 128

Mb o maacutes) para que su funcionamiento sea oacuteptimo ya que estos programas son auteacutenticos

devoradores de memoria Hoy en diacutea no es recomendable tener menos de 64 Mb para el buen

funcionamiento tanto de Windows como de las aplicaciones normales ya que notaremos

considerablemente su rapidez y rendimiento pues generalmente los equipos actuales ya traen

128 Mb de RAM

Arquitecturas de la memoriaElementos que la componen Una memoria vista desde el exterior tiene la estructura mostrada en la figura 3-1 Paraefectuar una lectura se deposita en el bus de direcciones la direccioacuten de la palabra dememoria que se desea leer y entonces se activa la sentildeal de lectura (R) despueacutes de ciertotiempo (tiempo de latencia de la memoria) en el bus de datos apareceraacute el contenido de ladireccioacuten buscada Por otra parte para realizar una escritura se deposita en el bus de datosla informacioacuten que se desea escribir y en el bus de direcciones la direccioacuten donde deseamosescribirla entonces se activa la sentildeal de escritura (W) pasado el tiempo de latencia lamemoria escribiraacute la informacioacuten en la direccioacuten deseada Internamente la memoria tiene unregistro de direccioacuten (MAR memory address register) un registro buffer de memoria oregistro de datos (MB memory buffer o MDR memory data register) y un decodificadorcomo se ve en la figura 3-2 Esta forma de estructurar la memoria se llama organizacioacutenlineal o de una dimensioacuten En la figura cada liacutenea de palabra activa todas las ceacutelulas dememoria que corresponden a la misma palabra

Por otra parte en una memoria ROM programable por el usuario con organizacioacuten lineal lasuniones de los diodos correspondientes a lugares donde deba haber un 0 deben destruirseTambieacuten se pueden sustituir los diodos por transistores y entonces la ceacutelula de memoria tieneel esquema de la figura 3-3 en este caso la unioacuten que debe destruirse para grabar un 0 esla del emisor

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1114

En el caso de una memoria RAM estaacutetica con organizacioacuten lineal cada ceacutelula de memoriatoma la forma mostrada en la figura 3-4 En este esquema las primeras puertas AND soacutelo sonnecesarias en el una de las ceacutelulas de cada palabra Se debe comentar la necesidad de lapuerta de tres estados a la salida del biestable esta puerta se pone para evitar que se unanlas salidas de los circuitos de las ceacutelulas de diferentes palabras a traveacutes del hilo de bit Si esapuerta no se pusiera (o hubiera otro tipo de puerta en su lugar como una puerta AND) lainformacioacuten correspondiente a la palabra activa entrariacutea por los circuitos de salida de lasdemaacutes ceacutelulas lo que los dantildeariacuteaOrganizar 1a memoria de esta forma tiene el inconveniente de que la complejidad deldecodificador crece exponencialmente con el nuacutemero de entradas y en una memoria demucha capacidad la complejidad del decodificador la hace inviable Esto hace necesaria unaalternativa que simplifique los decodificadores Esta alternativa la constituye laorganizacioacuten en dos dimensiones en que los bits del registro de direccioacuten se dividen en dospartes y cada una de ellas va a un decodificador diferente En este caso las liacuteneasprocedentes de ambos decodificadores (X e Y) se cruzan formando un sistema de coordenadasen que cada punto de cruce corresponde a una palabra de memoria Dado que en cadadecodificador soacutelo se activa una liacutenea soacutelo se activaraacute la palabra correspondiente al puntode cruce de las dos liacuteneas activadas Faacutecilmente se puede comprender que los decodificadoresse simplifican mucho ya que cada uno tiene la mitad de entradas que en el caso anterior Hayque decir sin embargo que la ceacutelula de memoria se complica un poco porque hay que antildeadiruna puerta AND en cada palabra para determinar si coinciden las liacuteneas X e Y

La organizacioacuten de la memoria en dos dimensiones tambieacuten es uacutetil para las memoriasdinaacutemicas ya que el refresco de estas memorias se realiza por bloques y eacutestos puedencoincidir con una de las dimensiones (la que corresponda a los bits de direccioacuten de mayorpeso) En la praacutectica las memorias dinaacutemicas son maacutes lentas que las estaacuteticas y ademaacutes son delectura destructiva pero resultan maacutes baratas aunque necesiten circuitos de refresco si lamemoria no es de mucha capacidad

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1214

Agunas direcciones (hex) de puertos en el PC XTAT

Dispositivo Direccioacuten

Controlador DMAC1 primario 8237A 000-00F

Controlador de interrupciones PIC1 8259A 020-021

Temporizador programable PIT 8253 y 8254 040-043

Controlador perifeacutericos PPI 8255 (XT) 060-063

Controlador 8742 (AT) 060-064

Altavoz del sistema 061-061

CMOS RAM amp NMI Mask Reg (AT) 070-071

Registros de paacutegina DMA 081-08F

Controlador de interrupciones PIC2 (AT) 0A0-0A1

NMI Mask register (XT) 0A2-0AF

Controlador DMAC2 secundario (AT) 0C0-0DF

Clear Reset del coprocesador matemaacutetico 0F0-0F1

Coprocesador matemaacutetico 80287 0F8-0FF

Controlador de disco duro (AT) 1F0-1FF

Puerto de juegos 200-20F

Unidad de expansioacuten (XT) 210-21F

Ratoacuten (conectado al bus) 238-23B

Ratoacuten de bus alternativo 23C-23F

Puerto paralelo (LPT2) 278-27F

EGA (Enhanced Graphic Adapter) 2B0-2BF

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDACualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lohace a traveacutes de un puerto por esto se denominan tambieacuten puertos de ES (IO ports) Desde el punto de vista del software un puerto es una interfaz con ciertas caracteriacutesticasse trata por tanto de una abstraccioacuten (no nos referimos al enchufe con el que se conectafiacutesicamente un dispositivo al sistema) aunque desde el punto de vista del hardware estaabstraccioacuten se corresponde con un dispositivo fiacutesico capaz de intercambiar informacioacuten (ES)con el bus

Como los dispositivos ES tienen alguacuten tipo de conexioacuten con el bus externo deben tener unadireccioacuten (o conjunto de ellas) que los identifique Los hemos comparado con un teleacutefono undispositivo con el que se puede enviarrecibir informacioacuten mediante una direccioacuten Hablarde un puerto ES es casi siempre sinoacutenimo de una direccioacuten y es costumbre informaacuteticareferirse a estas direcciones en hexadecimal De modo que por ejemplo un puerto puede ser0x21 en un fuente o 21h en un texto informaacutetico

Direcciones de puertos

El modelo de direccionamiento del PC ha adoptado dos modelos seguacuten la naturaleza deldispositivo a conectar Direccionamiento dedicado para dispositivos de mediabajavelocidad Por ejemplo puertos serie y paralelo (impresora) teclado Etc ydireccionamiento mapeado en memoria para dispositivos raacutepidos (tiacutepicamente losadaptadores graacuteficos) En el apartado dedicado a ES se explican las diferencias entreambas modalidades Respecto a los dispositivos de direccionamiento dedicado desde la introduccioacuten del IBM-PCes costumbre que determinados dispositivos muy comunes se conecten mediante puertos dedirecciones determinadasEn la tabla adjunta se muestranalgunas de estas direccionestiacutepicas para dispositivos de ES[3] Las referencias a los chips serefieren a los utilizados en losprimeros PCs Actualmente hansido sustituidos por uno o dosintegrados (Chipset) que realizantodas las funcionesPuede observarse que para unmismo perifeacuterico se tienen variasdirecciones (un rango) La razoacutenes que estos dispositivos tienenvarios registros yo sonprogramables para lo quedisponen de registros especiales(cada registro de un Byte tieneuna direccioacuten y estas soncorrelativas) Por ejemplo elcontrolador de puerto serie de losprimeros PCs era un circuitointegrado 8250 de NationalSemiconductor que dispone de 8registros aunque los datos sereciben y transmiten por uno deellos el resto sirve paraprogramar y controlar elfuncionamiento del chip

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 414

encuentran almacenados (o direccioacuten) Los dos son importantes para la CPUpues muchas instrucciones frecuentes se traducen a algo asiacute como coge losdatos de eacutesta direccioacuten y antildeaacutedelos a los datos de eacutesta otra direccioacuten sin saberen realidad queacute es lo que contienen los datosEn los uacuteltimos antildeos la velocidad de las CPUs ha aumentado mucho encomparacioacuten a la de las memorias con las que trabaja asiacute que se debe ponermucha atencioacuten en reducir el nuacutemero de veces que se accede a ella paramantener el rendimiento Si por ejemplo cada instruccioacuten ejecutada en la CPUrequiere un acceso a la memoria no se gana nada incrementando la velocidadde la CPU shy este problema es conocido como limitacioacuten de memoriaSe puede fabricar memoria mucho maacutes raacutepida pero a costa de un precio muyalto La solucioacuten por tanto es proporcionar una pequentildea cantidad de memoriamuy raacutepida conocida con el nombre de cacheacute Mientras los datos que necesita elprocesador esteacuten en la cacheacute el rendimiento seraacute mucho mayor que si la cacheacutetiene que obtener primero los datos de la memoria principal La optimizacioacuten dela cacheacute es un tema muy importante de cara al disentildeo de computadorasLa arquitectura Harvard ofrece una solucioacuten particular a este problema Lasinstrucciones y los datos se almacenan en cacheacutes separadas para mejorar elrendimiento Por otro lado tiene el inconveniente de tener que dividir la cantidadde cacheacute entre los dos por lo que funciona mejor soacutelo cuando la frecuencia delectura de instrucciones y de datos es aproximadamente la misma Estaarquitectura suele utilizarse en DSPs o procesador de sentildeal digital usadoshabitualmente en productos para procesamiento de audio y video

httpeswikipediaorgwikiArquitectura_Harvard

httpwwwunicromcomTut_PICs1asp

La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientes una quecontiene soacutelo instrucciones y otra soacutelo datos Ambas disponen de susrespectivos sistemas de buses de acceso y es posible realizar operaciones deacceso (lectura o escritura) simultaacuteneamente en ambas memorias Figura 13

Figura 13 La arquitectura Harvard dispone de dos memorias independientespara datos y para instrucciones permitiendo accesos simultaacuteneos

httpwwwmonografiascomtrabajos12microcomicrocoshtml

ARQUITECTURA VECTORIAL

El encadenamiento aumenta la velocidad de proceso pero auacuten se puede mejorar

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 514

antildeadiendo teacutecnicas como el supersescalado Esta teacutecnica permite hacerparalelas las mismas etapas sobre instrucciones diferentes Un procesadorsuperescalar puede ejecutar maacutes de una instruccioacuten a la vez Para eacutesto esnecesario que existan varias unidades aritmeacuteticoshyloacutegicas de punto flotante y decontrol El proceso que sigue el micro es transparente al programa aunque elcompilador puede ayudar analizando el coacutedigo y generando un flujo deinstrucciones optimizado Veamos coacutemo se ejecutariacutean las instrucciones en unprocesador superescalar de que tiene duplicadas las subunidades que locomponen

Aunque esto mejora la velocidad global del sistema los conflictos de datoscrecen Si antes las instrucciones se encontraban muy proacuteximas ahora seejecutan simultaacuteneamente Esto hace necesario un chequeo dinaacutemico paradetectar y resolver los posibles conflictos

ARQUITECTURA PIPEshyLINE

Paralelismo Temporal PipeshyLine ldquoLinealrdquoLa arquitectura pipeshyline se aplica en dos lugares de la maquina en la CPU y enla UALVeamos en que consiste el pipeshyline y tratemos de entender porque el pipeshylinemejora el rendimiento de todo el sistemaVeamos una CPU no organizada en pipeshyline

Si se trata de una instruccioacuten a ser ejecutada por la ALU podemos decir que laCPU realiza a lo largo del ciclo de maquina estas 5 tareasUna vez que termina de ejecutar una instruccioacuten va a buscar otra y tarda enejecutarla un tiempo T es decir cada T segundos ejecuta una instruccioacuten

httphtmlrincondelvagocomcomputadores_arquitecturashyharvardshypipelineshyvectorialhtml

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 614

Arquitectura PIPEshyLINEYa hemos mencionado que una de las formas de lograr operacionesconcurrentes en un procesador se utilizan dos teacutecnicas baacutesicas paralelismo ypipeliningEl paralelismo conseguiacutea la concurrencia multiplicando la estructura del hardwaretantas veces como sea posible de modo que las diferentes etapas del procesose ejecuten simultaacuteneamentePipelining consiste en desdoblar la funcioacuten a realizarse en varias partesasignaacutendole al hardware correspondiente a cada una de las partes tambieacutenllamadas etapas Asiacute como el agua fluye a traveacutes de una tuberiacutea (pipeline) lasinstrucciones o datos fluyen a traveacutes de las etapas de un computador digitalpipeline a una velocidad que es independiente de la longitud de la tuberiacutea(numero de etapas del pipeline) y depende solamente de la velocidad a la cuallos datos e instrucciones pueden ingresar al pipelineEsta velocidad a su vez depende del tiempo que tarde el dato en atravesar unaetapa Este tiempo puede ser significativo ya que el computador no solo desplazalos datos o instrucciones de etapa en etapa sino que en cada una de ellas serealiza alguna operacioacuten sobre los mismos Como ejemplo en el caso de lasinstrucciones tendremos operaciones de buacutesqueda decodificacioacuten y ejecucioacuten

Pipeline Fiacutesico

Arquitecturas Segmentadas

Las arquitecturas segmentadas o con segmentacioacuten del cauce buscan mejorar el desempentildeo

realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instruccioacuten al mismo tiempo El procesador se

divide en varias unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de

las instrucciones

Arquitecturas de multiprocesamientoCuando se desea incrementar el desempentildeo maacutes aya de lo que permite la teacutecnica de segmentacioacutendel cauce (limite teoacuterico de una instruccioacuten por ciclo de reloj) se requiere utilizar maacutes de unprocesador para la ejecucioacuten del programa de aplicacioacuten

Las CPU de multiprocesamiento

SISO ndash (Single Instruction Single Operand ) computadoras independientesSIMO ndash (Single Instruction Multiple Operand ) procesadores vectorialesMISO ndash (Multiple Instruction Single Operand ) No implementado

MIMO ndash (Multiple Instruction Multiple Operand ) sistemas SMP Clusters

Procesadores vectoriales ndash Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numeacutericoa una serie de datos matriciales en especial en la simulacioacuten de sistemas fiacutesicos complejos talescomo simuladores para predecir el clima explosiones atoacutemicas reacciones quiacutemicas complejasetc donde los datos son representados como grandes nuacutemeros de datos en forma matricial sobrlos que se deben se aplicar el mismo algoritmo numeacuterico

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 714

En los sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors) varios procesadores comparten la mismamemoria principal y perifeacutericos de IO Normalmente conectados por un bus comuacuten Se conocencomo simeacutetricos ya que ninguacuten procesador toma el papel de maestro y los demaacutes de esclavos sinoque todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y perifeacutericos y ambos sonadministrados por el sistema operativo

12 Anaacutelisis de los componentes CPU arquitectura memoria dispositivos de IO

CPUUnidad central de proceso o UCP (conocida por sus siglas en ingleacutes CPU) circuitomicroscoacutepico que interpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y elproceso de datos en las computadoras Generalmente la CPU es un microprocesadorfabricado en un chip un uacutenico trozo de silicio que contiene millones de componenteselectroacutenicos El microprocesador de la CPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegicaque realiza caacutelculos y comparaciones y toma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacutenes cierta o falsa mediante las reglas del aacutelgebra de Boole) por una serie de registros dondese almacena informacioacuten temporalmente y por una unidad de control que interpreta yejecuta las instrucciones Para aceptar oacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentarlos resultados la CPU se comunica a traveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamadobus El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro)los dispositivos de entrada (por ejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida(por ejemplo un monitor o una impresora) Los factores relevantes de los chips de UCP sonCompatibilidad No todo el soft es compatible con todas las UCP En algunos casos se puedenresolver los problemas de compatibilidad usando software especial Velocidad La velocidad de una computadora estaacute determinada por la velocidad de su relojinterno el dispositivo cronomeacutetrico que produce pulsos eleacutectricos para sincronizar lasoperaciones de la computadora Las computadoras se describen en funcioacuten de su velocidadde reloj que se mide en mega hertz La velocidad tambieacuten estaacute determinada por laarquitectura del procesador es decir el disentildeo que establece de queacute manera estaacuten colocadosen el chip los componentes individuales de la CPU Desde la perspectiva del usuario el puntocrucial es que maacutes raacutepido casi siempre significa mejorEl Procesador El chip maacutes importante de cualquier placa madre es el procesador Sin el lacomputadora no podriacutea funcionar A menudo este componente se determina CPU quedescribe a la perfeccioacuten su papel dentro del sistema El procesador es realmente el elementocentral del proceso de procesamiento de datosLos procesadores se describen en teacuterminos de su tamantildeo de palabra su velocidad y lacapacidad de su RAM asociadaTamantildeo de la palabra Es el nuacutemero de bits que se maneja como una unidad en un sistema decomputacioacuten en particular Velocidad del procesador Se mide en diferentes unidades seguacuten el tipo de computadorMHz (Megahertz) para microcomputadoras Un oscilador de cristal controla la ejecucioacuten deinstrucciones dentro del procesador La velocidad del procesador de una micro se mide porsu frecuencia de oscilacioacuten o por el nuacutemero de ciclos de reloj por segundo El tiempotranscurrido para un ciclo de reloj es 1frecuenciaMIPS (Millones de instrucciones por segundo) Para estaciones de trabajo minis ymacrocomputadoras Por ejemplo una computadora de 100 MIPS puede ejecutar 100millones de instrucciones por segundoFLOPS (floating point operations per second operaciones de punto flotante por segundo)Para las supercomputadoras Las operaciones de punto flotante incluyen cifras muypequentildeas o muy altas Hay supercomputadoras para las cuales se puede hablar de GFLOPS(Gigaflops es decir 1000 millones de FLOPS)Capacidad de la RAM Se mide en teacuterminos del nuacutemero de bytes que puede almacenarHabitualmente se mide en KB y MB aunque ya hay computadoras en las que se debe hablarde GB

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 814

httpwwwmonografiascomtrabajos12comptcncomptcnshtmlUCP

Arquitectura interna del CPULa CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de datos de alta

velocidad llamada registro Algunos de los registros estaacuten dedicados al control y solo la unidad

de control tiene acceso a ellos Los registros restantes son los registros de uso general y el

programador es el usuario que tiene acceso a ellos

Dentro del conjunto baacutesico de registros de control se deben incluir a los siguientes

middot Contador de programa (PC)middot Registro de direcciones de la memoria (MAR)middot Registro de datos (RD)middot Registro de instrucciones (ER)middot Palabra de estado de programa (PSW)

middot (PC) La funcioacuten del PC consiste en seguir la pista de la instruccioacuten por buscar (capturar) en elsiguiente ciclo de maquina por lo tanto contiene la direccioacuten de la siguiente instruccioacuten por

ejecutar El PC es modificado dentro del ciclo de buacutesqueda de la instruccioacuten actual mediante lasuma de una constante El numero que se agrega al PC es la longitud de una instruccioacuten en

palabras

Por lo tanto si una instruccioacuten tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC si una instruccioacuten

tiene dos palabras de largo se agrega 2 y asiacute sucesivamente

middot Registro de direcciones de la memoria (MAR) funciona como registro de enlace entre laCPU y el canal de direcciones Cuando se logra el acceso a la memoria la direccioacuten es colocada

en el MAR por la unidad de control y ahiacute permanece hasta que se completa la transaccioacuten El

numero de bit que hay en el MAR es igual al del canal de direcciones

La diferencia que existe entre el PC y el MAR es que durante el ciclo de ejecucioacuten de una

instruccioacuten el PC y el MAR sirven al mismo fin Sin embargo muchas de las instrucciones de la

maquina hacen referencia a la memoria y operan con los datos que estaacuten en ella Como la

direccioacuten de los datos suele ser diferente de la instruccioacuten siguiente se necesita el MAR

middot Registro de datos la funcioacuten del RD consiste en proporcionar un aacuterea de almacenamientotemporal (memoria intermedia acumulada o buffer) de datos que se intercambian entre la PCU y

la memoria Los datos pueden ser instrucciones (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) o datos del

operando (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) Debido a su conexioacuten directa con el canal de datos

el RD contiene el mismo numero de bit que dicho canal

middot Registro de instrucciones (ER) es un registro que conserva el coacutedigo de operacioacuten de lainstruccioacuten en todo el ciclo de la maquina El coacutedigo es empleado por la unidad de control de la

CPU para generar las sentildeales apropiadas que controla le ejecucioacuten de la instruccioacuten La longitud

del ER es la longitud en bit del coacutedigo de operacioacuten

middot Palabra de estado de programa (PSW) la palabra de estado o condicioacuten de programaalmacena informacioacuten pertinente sobre el programa que este ejecutaacutendose Por ejemplo al

completarse una funcioacuten de la unidad aritmeacutetica loacutegica se modifica un conjunto de bit llamados

coacutedigos (o sentildeales de condicioacuten) Estos bit especifican si el resultado de una operacioacuten aritmeacutetica

fue 0 o negativo o si el resultado se desbordoacute

El programa puede verificar estos bit en las instrucciones siguientes cambiar en forma condicional

su flujo de control seguacuten su valor

Ademaacutes el PSW contiene bit que hacen posible que la computadora responda a solicitudes de

servicio asincroacutenicas generadas por dispositivos de EntradashySalida o condiciones de error

interno Estas sentildeales se denominan interrupciones

Los registros restantes que se pueden encontrar en un microprocesador son de uso general

Estos se utilizan para almacenar informacioacuten en forma temporal Tambieacuten retienen operandos

que participan en operaciones de la ULA

Algunas veces el conjunto de instrucciones de la computadora y el esquema de direccionamiento

de la arquitectura restringe el uso de alguno de estos registros

Si bien en todas las maquinas la informacioacuten contenida en el registro puede manipularse como

datos ordinarios durante la ejecucioacuten de algunas instrucciones los datos se utilizan en forma

expliacutecita para decidir una direccioacuten de la memoria La ventaja de usar registros para retener datos

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 914

de operaciones es la velocidad

httphtmlrincondelvagocomarquitectura-interna-de-la-cpuhtml

Elementos que la componen1 Unidad de control controla el funcionamiento de la CPU y por tanto de el

computador2 Unidad aritmeacutetico-loacutegica (ALU) encargada de llevar a cabo las funciones de

procesamiento de datos del computador3 Registros proporcionan almacenamiento interno a la CPU4 Interconexiones CPU Son mecanismos que proporcionan comunicacioacuten entre la

unidad de control la ALU y los registros

FuncionamientoFunciones que realizaLa Unidad central de proceso o CPU se puede definir como un circuito microscoacutepico queinterpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en losordenadores Habitualmente la CPU es un microprocesador fabricado en un chip un uacutenicotrozo de silicio que contiene millones de componentes electroacutenicos El microprocesador de laCPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegica que realiza caacutelculos y comparaciones ytoma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacuten es cierta o falsa mediante las reglas delaacutelgebra de Boole) por una serie de registros donde se almacena informacioacuten temporalmentey por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones Para aceptaroacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentar los resultados la CPU se comunica atraveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus El bus conecta la CPU a losdispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro) los dispositivos de entrada (porejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo un monitor o unaimpresora)

MemoriaSe denomina memoria a los circuitos que permiten almacenar y recuperar la informacioacuten En unsentido maacutes amplio puede referirse tambieacuten a sistemas externos de almacenamiento como las

unidades de disco o de cinta Memoria de acceso aleatorio o RAM (Random Access Memory)es la memoria basada en semiconductores que puede ser leiacuteda y escrita por el microprocesador

u otros dispositivos de hardware El acceso a las posiciones de almacenamiento se puede

realizar en cualquier orden

Los chips de memoria son pequentildeos rectaacutengulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas

plaquitas con pines o contactos La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de

almacenamiento como los disquetes o los discos duros es que la RAM es muchiacutesimo maacutes

raacutepida y que se borra al apagar el ordenador no como eacutestos El interior de cada chip se puede imaginar como una matriz o tabla en la cual cada celda escapaz de almacenar un bit Por tanto un bit se puede localizar directamenteproporcionando una fila y una columna de la tabla En realidad la CPU identifica cada celdamediante un nuacutemero denominado direccioacuten de memoria A partir de una direccioacuten secalcula cuaacutel es la fila y columna correspondiente con lo que ya se puede acceder a la celdadeseada El acceso se realiza en dos pasos primero se comunica la fila y luego la columnaempleando los mismos terminales de conexioacuten Obviamente esta teacutecnica (denominadamultiplexado) permite emplear menos terminales de conexioacuten para acceder a la RAM lo queoptimiza la relacioacuten entre el tamantildeo del chip y la capacidad de almacenamientoRealmente la CPU no suele trabajar con bits independientes sino maacutes bien con agrupacionesde los mismos en forma de palabras binarias Esto hace que la RAM no se presente en un solochip sino maacutes bien en agrupaciones de los mismosHemos de tener muy en cuenta que esta memoria es la que mantiene los programas funcionando

y abiertos por lo que al ser Windows 9598 un sistema operativo multitarea estaremos a merced

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1014

de la cantidad de memoria RAM que tengamos dispuesta en el ordenador En la actualidad

hemos de disponer de la mayor cantidad posible de eacutesta ya que estamos supeditados al

funcionamiento maacutes raacutepido o maacutes lento de nuestras aplicaciones diarias La memoria RAM hace

unos antildeos era muy cara pero hoy en diacutea su precio ha bajado considerablemente

Cuando alguien se pregunta cuaacutenta memoria RAM necesitaraacute debe sopesar con queacute programas

va a trabajar normalmente Si uacutenicamente vamos a trabajar con aplicaciones de texto hojas de

caacutelculo y similares nos bastaraacute con unos 32 Mb de eacutesta (aunque esta cifra se ha quedado

bastante corta) pero si trabajamos con multimedia fotografiacutea viacutedeo o CAD por poner un

ejemplo hemos de contar con la maacutexima cantidad de memoria RAM en nuestro equipo (unos 128

Mb o maacutes) para que su funcionamiento sea oacuteptimo ya que estos programas son auteacutenticos

devoradores de memoria Hoy en diacutea no es recomendable tener menos de 64 Mb para el buen

funcionamiento tanto de Windows como de las aplicaciones normales ya que notaremos

considerablemente su rapidez y rendimiento pues generalmente los equipos actuales ya traen

128 Mb de RAM

Arquitecturas de la memoriaElementos que la componen Una memoria vista desde el exterior tiene la estructura mostrada en la figura 3-1 Paraefectuar una lectura se deposita en el bus de direcciones la direccioacuten de la palabra dememoria que se desea leer y entonces se activa la sentildeal de lectura (R) despueacutes de ciertotiempo (tiempo de latencia de la memoria) en el bus de datos apareceraacute el contenido de ladireccioacuten buscada Por otra parte para realizar una escritura se deposita en el bus de datosla informacioacuten que se desea escribir y en el bus de direcciones la direccioacuten donde deseamosescribirla entonces se activa la sentildeal de escritura (W) pasado el tiempo de latencia lamemoria escribiraacute la informacioacuten en la direccioacuten deseada Internamente la memoria tiene unregistro de direccioacuten (MAR memory address register) un registro buffer de memoria oregistro de datos (MB memory buffer o MDR memory data register) y un decodificadorcomo se ve en la figura 3-2 Esta forma de estructurar la memoria se llama organizacioacutenlineal o de una dimensioacuten En la figura cada liacutenea de palabra activa todas las ceacutelulas dememoria que corresponden a la misma palabra

Por otra parte en una memoria ROM programable por el usuario con organizacioacuten lineal lasuniones de los diodos correspondientes a lugares donde deba haber un 0 deben destruirseTambieacuten se pueden sustituir los diodos por transistores y entonces la ceacutelula de memoria tieneel esquema de la figura 3-3 en este caso la unioacuten que debe destruirse para grabar un 0 esla del emisor

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1114

En el caso de una memoria RAM estaacutetica con organizacioacuten lineal cada ceacutelula de memoriatoma la forma mostrada en la figura 3-4 En este esquema las primeras puertas AND soacutelo sonnecesarias en el una de las ceacutelulas de cada palabra Se debe comentar la necesidad de lapuerta de tres estados a la salida del biestable esta puerta se pone para evitar que se unanlas salidas de los circuitos de las ceacutelulas de diferentes palabras a traveacutes del hilo de bit Si esapuerta no se pusiera (o hubiera otro tipo de puerta en su lugar como una puerta AND) lainformacioacuten correspondiente a la palabra activa entrariacutea por los circuitos de salida de lasdemaacutes ceacutelulas lo que los dantildeariacuteaOrganizar 1a memoria de esta forma tiene el inconveniente de que la complejidad deldecodificador crece exponencialmente con el nuacutemero de entradas y en una memoria demucha capacidad la complejidad del decodificador la hace inviable Esto hace necesaria unaalternativa que simplifique los decodificadores Esta alternativa la constituye laorganizacioacuten en dos dimensiones en que los bits del registro de direccioacuten se dividen en dospartes y cada una de ellas va a un decodificador diferente En este caso las liacuteneasprocedentes de ambos decodificadores (X e Y) se cruzan formando un sistema de coordenadasen que cada punto de cruce corresponde a una palabra de memoria Dado que en cadadecodificador soacutelo se activa una liacutenea soacutelo se activaraacute la palabra correspondiente al puntode cruce de las dos liacuteneas activadas Faacutecilmente se puede comprender que los decodificadoresse simplifican mucho ya que cada uno tiene la mitad de entradas que en el caso anterior Hayque decir sin embargo que la ceacutelula de memoria se complica un poco porque hay que antildeadiruna puerta AND en cada palabra para determinar si coinciden las liacuteneas X e Y

La organizacioacuten de la memoria en dos dimensiones tambieacuten es uacutetil para las memoriasdinaacutemicas ya que el refresco de estas memorias se realiza por bloques y eacutestos puedencoincidir con una de las dimensiones (la que corresponda a los bits de direccioacuten de mayorpeso) En la praacutectica las memorias dinaacutemicas son maacutes lentas que las estaacuteticas y ademaacutes son delectura destructiva pero resultan maacutes baratas aunque necesiten circuitos de refresco si lamemoria no es de mucha capacidad

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1214

Agunas direcciones (hex) de puertos en el PC XTAT

Dispositivo Direccioacuten

Controlador DMAC1 primario 8237A 000-00F

Controlador de interrupciones PIC1 8259A 020-021

Temporizador programable PIT 8253 y 8254 040-043

Controlador perifeacutericos PPI 8255 (XT) 060-063

Controlador 8742 (AT) 060-064

Altavoz del sistema 061-061

CMOS RAM amp NMI Mask Reg (AT) 070-071

Registros de paacutegina DMA 081-08F

Controlador de interrupciones PIC2 (AT) 0A0-0A1

NMI Mask register (XT) 0A2-0AF

Controlador DMAC2 secundario (AT) 0C0-0DF

Clear Reset del coprocesador matemaacutetico 0F0-0F1

Coprocesador matemaacutetico 80287 0F8-0FF

Controlador de disco duro (AT) 1F0-1FF

Puerto de juegos 200-20F

Unidad de expansioacuten (XT) 210-21F

Ratoacuten (conectado al bus) 238-23B

Ratoacuten de bus alternativo 23C-23F

Puerto paralelo (LPT2) 278-27F

EGA (Enhanced Graphic Adapter) 2B0-2BF

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDACualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lohace a traveacutes de un puerto por esto se denominan tambieacuten puertos de ES (IO ports) Desde el punto de vista del software un puerto es una interfaz con ciertas caracteriacutesticasse trata por tanto de una abstraccioacuten (no nos referimos al enchufe con el que se conectafiacutesicamente un dispositivo al sistema) aunque desde el punto de vista del hardware estaabstraccioacuten se corresponde con un dispositivo fiacutesico capaz de intercambiar informacioacuten (ES)con el bus

Como los dispositivos ES tienen alguacuten tipo de conexioacuten con el bus externo deben tener unadireccioacuten (o conjunto de ellas) que los identifique Los hemos comparado con un teleacutefono undispositivo con el que se puede enviarrecibir informacioacuten mediante una direccioacuten Hablarde un puerto ES es casi siempre sinoacutenimo de una direccioacuten y es costumbre informaacuteticareferirse a estas direcciones en hexadecimal De modo que por ejemplo un puerto puede ser0x21 en un fuente o 21h en un texto informaacutetico

Direcciones de puertos

El modelo de direccionamiento del PC ha adoptado dos modelos seguacuten la naturaleza deldispositivo a conectar Direccionamiento dedicado para dispositivos de mediabajavelocidad Por ejemplo puertos serie y paralelo (impresora) teclado Etc ydireccionamiento mapeado en memoria para dispositivos raacutepidos (tiacutepicamente losadaptadores graacuteficos) En el apartado dedicado a ES se explican las diferencias entreambas modalidades Respecto a los dispositivos de direccionamiento dedicado desde la introduccioacuten del IBM-PCes costumbre que determinados dispositivos muy comunes se conecten mediante puertos dedirecciones determinadasEn la tabla adjunta se muestranalgunas de estas direccionestiacutepicas para dispositivos de ES[3] Las referencias a los chips serefieren a los utilizados en losprimeros PCs Actualmente hansido sustituidos por uno o dosintegrados (Chipset) que realizantodas las funcionesPuede observarse que para unmismo perifeacuterico se tienen variasdirecciones (un rango) La razoacutenes que estos dispositivos tienenvarios registros yo sonprogramables para lo quedisponen de registros especiales(cada registro de un Byte tieneuna direccioacuten y estas soncorrelativas) Por ejemplo elcontrolador de puerto serie de losprimeros PCs era un circuitointegrado 8250 de NationalSemiconductor que dispone de 8registros aunque los datos sereciben y transmiten por uno deellos el resto sirve paraprogramar y controlar elfuncionamiento del chip

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 514

antildeadiendo teacutecnicas como el supersescalado Esta teacutecnica permite hacerparalelas las mismas etapas sobre instrucciones diferentes Un procesadorsuperescalar puede ejecutar maacutes de una instruccioacuten a la vez Para eacutesto esnecesario que existan varias unidades aritmeacuteticoshyloacutegicas de punto flotante y decontrol El proceso que sigue el micro es transparente al programa aunque elcompilador puede ayudar analizando el coacutedigo y generando un flujo deinstrucciones optimizado Veamos coacutemo se ejecutariacutean las instrucciones en unprocesador superescalar de que tiene duplicadas las subunidades que locomponen

Aunque esto mejora la velocidad global del sistema los conflictos de datoscrecen Si antes las instrucciones se encontraban muy proacuteximas ahora seejecutan simultaacuteneamente Esto hace necesario un chequeo dinaacutemico paradetectar y resolver los posibles conflictos

ARQUITECTURA PIPEshyLINE

Paralelismo Temporal PipeshyLine ldquoLinealrdquoLa arquitectura pipeshyline se aplica en dos lugares de la maquina en la CPU y enla UALVeamos en que consiste el pipeshyline y tratemos de entender porque el pipeshylinemejora el rendimiento de todo el sistemaVeamos una CPU no organizada en pipeshyline

Si se trata de una instruccioacuten a ser ejecutada por la ALU podemos decir que laCPU realiza a lo largo del ciclo de maquina estas 5 tareasUna vez que termina de ejecutar una instruccioacuten va a buscar otra y tarda enejecutarla un tiempo T es decir cada T segundos ejecuta una instruccioacuten

httphtmlrincondelvagocomcomputadores_arquitecturashyharvardshypipelineshyvectorialhtml

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 614

Arquitectura PIPEshyLINEYa hemos mencionado que una de las formas de lograr operacionesconcurrentes en un procesador se utilizan dos teacutecnicas baacutesicas paralelismo ypipeliningEl paralelismo conseguiacutea la concurrencia multiplicando la estructura del hardwaretantas veces como sea posible de modo que las diferentes etapas del procesose ejecuten simultaacuteneamentePipelining consiste en desdoblar la funcioacuten a realizarse en varias partesasignaacutendole al hardware correspondiente a cada una de las partes tambieacutenllamadas etapas Asiacute como el agua fluye a traveacutes de una tuberiacutea (pipeline) lasinstrucciones o datos fluyen a traveacutes de las etapas de un computador digitalpipeline a una velocidad que es independiente de la longitud de la tuberiacutea(numero de etapas del pipeline) y depende solamente de la velocidad a la cuallos datos e instrucciones pueden ingresar al pipelineEsta velocidad a su vez depende del tiempo que tarde el dato en atravesar unaetapa Este tiempo puede ser significativo ya que el computador no solo desplazalos datos o instrucciones de etapa en etapa sino que en cada una de ellas serealiza alguna operacioacuten sobre los mismos Como ejemplo en el caso de lasinstrucciones tendremos operaciones de buacutesqueda decodificacioacuten y ejecucioacuten

Pipeline Fiacutesico

Arquitecturas Segmentadas

Las arquitecturas segmentadas o con segmentacioacuten del cauce buscan mejorar el desempentildeo

realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instruccioacuten al mismo tiempo El procesador se

divide en varias unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de

las instrucciones

Arquitecturas de multiprocesamientoCuando se desea incrementar el desempentildeo maacutes aya de lo que permite la teacutecnica de segmentacioacutendel cauce (limite teoacuterico de una instruccioacuten por ciclo de reloj) se requiere utilizar maacutes de unprocesador para la ejecucioacuten del programa de aplicacioacuten

Las CPU de multiprocesamiento

SISO ndash (Single Instruction Single Operand ) computadoras independientesSIMO ndash (Single Instruction Multiple Operand ) procesadores vectorialesMISO ndash (Multiple Instruction Single Operand ) No implementado

MIMO ndash (Multiple Instruction Multiple Operand ) sistemas SMP Clusters

Procesadores vectoriales ndash Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numeacutericoa una serie de datos matriciales en especial en la simulacioacuten de sistemas fiacutesicos complejos talescomo simuladores para predecir el clima explosiones atoacutemicas reacciones quiacutemicas complejasetc donde los datos son representados como grandes nuacutemeros de datos en forma matricial sobrlos que se deben se aplicar el mismo algoritmo numeacuterico

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 714

En los sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors) varios procesadores comparten la mismamemoria principal y perifeacutericos de IO Normalmente conectados por un bus comuacuten Se conocencomo simeacutetricos ya que ninguacuten procesador toma el papel de maestro y los demaacutes de esclavos sinoque todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y perifeacutericos y ambos sonadministrados por el sistema operativo

12 Anaacutelisis de los componentes CPU arquitectura memoria dispositivos de IO

CPUUnidad central de proceso o UCP (conocida por sus siglas en ingleacutes CPU) circuitomicroscoacutepico que interpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y elproceso de datos en las computadoras Generalmente la CPU es un microprocesadorfabricado en un chip un uacutenico trozo de silicio que contiene millones de componenteselectroacutenicos El microprocesador de la CPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegicaque realiza caacutelculos y comparaciones y toma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacutenes cierta o falsa mediante las reglas del aacutelgebra de Boole) por una serie de registros dondese almacena informacioacuten temporalmente y por una unidad de control que interpreta yejecuta las instrucciones Para aceptar oacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentarlos resultados la CPU se comunica a traveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamadobus El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro)los dispositivos de entrada (por ejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida(por ejemplo un monitor o una impresora) Los factores relevantes de los chips de UCP sonCompatibilidad No todo el soft es compatible con todas las UCP En algunos casos se puedenresolver los problemas de compatibilidad usando software especial Velocidad La velocidad de una computadora estaacute determinada por la velocidad de su relojinterno el dispositivo cronomeacutetrico que produce pulsos eleacutectricos para sincronizar lasoperaciones de la computadora Las computadoras se describen en funcioacuten de su velocidadde reloj que se mide en mega hertz La velocidad tambieacuten estaacute determinada por laarquitectura del procesador es decir el disentildeo que establece de queacute manera estaacuten colocadosen el chip los componentes individuales de la CPU Desde la perspectiva del usuario el puntocrucial es que maacutes raacutepido casi siempre significa mejorEl Procesador El chip maacutes importante de cualquier placa madre es el procesador Sin el lacomputadora no podriacutea funcionar A menudo este componente se determina CPU quedescribe a la perfeccioacuten su papel dentro del sistema El procesador es realmente el elementocentral del proceso de procesamiento de datosLos procesadores se describen en teacuterminos de su tamantildeo de palabra su velocidad y lacapacidad de su RAM asociadaTamantildeo de la palabra Es el nuacutemero de bits que se maneja como una unidad en un sistema decomputacioacuten en particular Velocidad del procesador Se mide en diferentes unidades seguacuten el tipo de computadorMHz (Megahertz) para microcomputadoras Un oscilador de cristal controla la ejecucioacuten deinstrucciones dentro del procesador La velocidad del procesador de una micro se mide porsu frecuencia de oscilacioacuten o por el nuacutemero de ciclos de reloj por segundo El tiempotranscurrido para un ciclo de reloj es 1frecuenciaMIPS (Millones de instrucciones por segundo) Para estaciones de trabajo minis ymacrocomputadoras Por ejemplo una computadora de 100 MIPS puede ejecutar 100millones de instrucciones por segundoFLOPS (floating point operations per second operaciones de punto flotante por segundo)Para las supercomputadoras Las operaciones de punto flotante incluyen cifras muypequentildeas o muy altas Hay supercomputadoras para las cuales se puede hablar de GFLOPS(Gigaflops es decir 1000 millones de FLOPS)Capacidad de la RAM Se mide en teacuterminos del nuacutemero de bytes que puede almacenarHabitualmente se mide en KB y MB aunque ya hay computadoras en las que se debe hablarde GB

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 814

httpwwwmonografiascomtrabajos12comptcncomptcnshtmlUCP

Arquitectura interna del CPULa CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de datos de alta

velocidad llamada registro Algunos de los registros estaacuten dedicados al control y solo la unidad

de control tiene acceso a ellos Los registros restantes son los registros de uso general y el

programador es el usuario que tiene acceso a ellos

Dentro del conjunto baacutesico de registros de control se deben incluir a los siguientes

middot Contador de programa (PC)middot Registro de direcciones de la memoria (MAR)middot Registro de datos (RD)middot Registro de instrucciones (ER)middot Palabra de estado de programa (PSW)

middot (PC) La funcioacuten del PC consiste en seguir la pista de la instruccioacuten por buscar (capturar) en elsiguiente ciclo de maquina por lo tanto contiene la direccioacuten de la siguiente instruccioacuten por

ejecutar El PC es modificado dentro del ciclo de buacutesqueda de la instruccioacuten actual mediante lasuma de una constante El numero que se agrega al PC es la longitud de una instruccioacuten en

palabras

Por lo tanto si una instruccioacuten tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC si una instruccioacuten

tiene dos palabras de largo se agrega 2 y asiacute sucesivamente

middot Registro de direcciones de la memoria (MAR) funciona como registro de enlace entre laCPU y el canal de direcciones Cuando se logra el acceso a la memoria la direccioacuten es colocada

en el MAR por la unidad de control y ahiacute permanece hasta que se completa la transaccioacuten El

numero de bit que hay en el MAR es igual al del canal de direcciones

La diferencia que existe entre el PC y el MAR es que durante el ciclo de ejecucioacuten de una

instruccioacuten el PC y el MAR sirven al mismo fin Sin embargo muchas de las instrucciones de la

maquina hacen referencia a la memoria y operan con los datos que estaacuten en ella Como la

direccioacuten de los datos suele ser diferente de la instruccioacuten siguiente se necesita el MAR

middot Registro de datos la funcioacuten del RD consiste en proporcionar un aacuterea de almacenamientotemporal (memoria intermedia acumulada o buffer) de datos que se intercambian entre la PCU y

la memoria Los datos pueden ser instrucciones (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) o datos del

operando (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) Debido a su conexioacuten directa con el canal de datos

el RD contiene el mismo numero de bit que dicho canal

middot Registro de instrucciones (ER) es un registro que conserva el coacutedigo de operacioacuten de lainstruccioacuten en todo el ciclo de la maquina El coacutedigo es empleado por la unidad de control de la

CPU para generar las sentildeales apropiadas que controla le ejecucioacuten de la instruccioacuten La longitud

del ER es la longitud en bit del coacutedigo de operacioacuten

middot Palabra de estado de programa (PSW) la palabra de estado o condicioacuten de programaalmacena informacioacuten pertinente sobre el programa que este ejecutaacutendose Por ejemplo al

completarse una funcioacuten de la unidad aritmeacutetica loacutegica se modifica un conjunto de bit llamados

coacutedigos (o sentildeales de condicioacuten) Estos bit especifican si el resultado de una operacioacuten aritmeacutetica

fue 0 o negativo o si el resultado se desbordoacute

El programa puede verificar estos bit en las instrucciones siguientes cambiar en forma condicional

su flujo de control seguacuten su valor

Ademaacutes el PSW contiene bit que hacen posible que la computadora responda a solicitudes de

servicio asincroacutenicas generadas por dispositivos de EntradashySalida o condiciones de error

interno Estas sentildeales se denominan interrupciones

Los registros restantes que se pueden encontrar en un microprocesador son de uso general

Estos se utilizan para almacenar informacioacuten en forma temporal Tambieacuten retienen operandos

que participan en operaciones de la ULA

Algunas veces el conjunto de instrucciones de la computadora y el esquema de direccionamiento

de la arquitectura restringe el uso de alguno de estos registros

Si bien en todas las maquinas la informacioacuten contenida en el registro puede manipularse como

datos ordinarios durante la ejecucioacuten de algunas instrucciones los datos se utilizan en forma

expliacutecita para decidir una direccioacuten de la memoria La ventaja de usar registros para retener datos

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 914

de operaciones es la velocidad

httphtmlrincondelvagocomarquitectura-interna-de-la-cpuhtml

Elementos que la componen1 Unidad de control controla el funcionamiento de la CPU y por tanto de el

computador2 Unidad aritmeacutetico-loacutegica (ALU) encargada de llevar a cabo las funciones de

procesamiento de datos del computador3 Registros proporcionan almacenamiento interno a la CPU4 Interconexiones CPU Son mecanismos que proporcionan comunicacioacuten entre la

unidad de control la ALU y los registros

FuncionamientoFunciones que realizaLa Unidad central de proceso o CPU se puede definir como un circuito microscoacutepico queinterpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en losordenadores Habitualmente la CPU es un microprocesador fabricado en un chip un uacutenicotrozo de silicio que contiene millones de componentes electroacutenicos El microprocesador de laCPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegica que realiza caacutelculos y comparaciones ytoma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacuten es cierta o falsa mediante las reglas delaacutelgebra de Boole) por una serie de registros donde se almacena informacioacuten temporalmentey por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones Para aceptaroacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentar los resultados la CPU se comunica atraveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus El bus conecta la CPU a losdispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro) los dispositivos de entrada (porejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo un monitor o unaimpresora)

MemoriaSe denomina memoria a los circuitos que permiten almacenar y recuperar la informacioacuten En unsentido maacutes amplio puede referirse tambieacuten a sistemas externos de almacenamiento como las

unidades de disco o de cinta Memoria de acceso aleatorio o RAM (Random Access Memory)es la memoria basada en semiconductores que puede ser leiacuteda y escrita por el microprocesador

u otros dispositivos de hardware El acceso a las posiciones de almacenamiento se puede

realizar en cualquier orden

Los chips de memoria son pequentildeos rectaacutengulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas

plaquitas con pines o contactos La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de

almacenamiento como los disquetes o los discos duros es que la RAM es muchiacutesimo maacutes

raacutepida y que se borra al apagar el ordenador no como eacutestos El interior de cada chip se puede imaginar como una matriz o tabla en la cual cada celda escapaz de almacenar un bit Por tanto un bit se puede localizar directamenteproporcionando una fila y una columna de la tabla En realidad la CPU identifica cada celdamediante un nuacutemero denominado direccioacuten de memoria A partir de una direccioacuten secalcula cuaacutel es la fila y columna correspondiente con lo que ya se puede acceder a la celdadeseada El acceso se realiza en dos pasos primero se comunica la fila y luego la columnaempleando los mismos terminales de conexioacuten Obviamente esta teacutecnica (denominadamultiplexado) permite emplear menos terminales de conexioacuten para acceder a la RAM lo queoptimiza la relacioacuten entre el tamantildeo del chip y la capacidad de almacenamientoRealmente la CPU no suele trabajar con bits independientes sino maacutes bien con agrupacionesde los mismos en forma de palabras binarias Esto hace que la RAM no se presente en un solochip sino maacutes bien en agrupaciones de los mismosHemos de tener muy en cuenta que esta memoria es la que mantiene los programas funcionando

y abiertos por lo que al ser Windows 9598 un sistema operativo multitarea estaremos a merced

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1014

de la cantidad de memoria RAM que tengamos dispuesta en el ordenador En la actualidad

hemos de disponer de la mayor cantidad posible de eacutesta ya que estamos supeditados al

funcionamiento maacutes raacutepido o maacutes lento de nuestras aplicaciones diarias La memoria RAM hace

unos antildeos era muy cara pero hoy en diacutea su precio ha bajado considerablemente

Cuando alguien se pregunta cuaacutenta memoria RAM necesitaraacute debe sopesar con queacute programas

va a trabajar normalmente Si uacutenicamente vamos a trabajar con aplicaciones de texto hojas de

caacutelculo y similares nos bastaraacute con unos 32 Mb de eacutesta (aunque esta cifra se ha quedado

bastante corta) pero si trabajamos con multimedia fotografiacutea viacutedeo o CAD por poner un

ejemplo hemos de contar con la maacutexima cantidad de memoria RAM en nuestro equipo (unos 128

Mb o maacutes) para que su funcionamiento sea oacuteptimo ya que estos programas son auteacutenticos

devoradores de memoria Hoy en diacutea no es recomendable tener menos de 64 Mb para el buen

funcionamiento tanto de Windows como de las aplicaciones normales ya que notaremos

considerablemente su rapidez y rendimiento pues generalmente los equipos actuales ya traen

128 Mb de RAM

Arquitecturas de la memoriaElementos que la componen Una memoria vista desde el exterior tiene la estructura mostrada en la figura 3-1 Paraefectuar una lectura se deposita en el bus de direcciones la direccioacuten de la palabra dememoria que se desea leer y entonces se activa la sentildeal de lectura (R) despueacutes de ciertotiempo (tiempo de latencia de la memoria) en el bus de datos apareceraacute el contenido de ladireccioacuten buscada Por otra parte para realizar una escritura se deposita en el bus de datosla informacioacuten que se desea escribir y en el bus de direcciones la direccioacuten donde deseamosescribirla entonces se activa la sentildeal de escritura (W) pasado el tiempo de latencia lamemoria escribiraacute la informacioacuten en la direccioacuten deseada Internamente la memoria tiene unregistro de direccioacuten (MAR memory address register) un registro buffer de memoria oregistro de datos (MB memory buffer o MDR memory data register) y un decodificadorcomo se ve en la figura 3-2 Esta forma de estructurar la memoria se llama organizacioacutenlineal o de una dimensioacuten En la figura cada liacutenea de palabra activa todas las ceacutelulas dememoria que corresponden a la misma palabra

Por otra parte en una memoria ROM programable por el usuario con organizacioacuten lineal lasuniones de los diodos correspondientes a lugares donde deba haber un 0 deben destruirseTambieacuten se pueden sustituir los diodos por transistores y entonces la ceacutelula de memoria tieneel esquema de la figura 3-3 en este caso la unioacuten que debe destruirse para grabar un 0 esla del emisor

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1114

En el caso de una memoria RAM estaacutetica con organizacioacuten lineal cada ceacutelula de memoriatoma la forma mostrada en la figura 3-4 En este esquema las primeras puertas AND soacutelo sonnecesarias en el una de las ceacutelulas de cada palabra Se debe comentar la necesidad de lapuerta de tres estados a la salida del biestable esta puerta se pone para evitar que se unanlas salidas de los circuitos de las ceacutelulas de diferentes palabras a traveacutes del hilo de bit Si esapuerta no se pusiera (o hubiera otro tipo de puerta en su lugar como una puerta AND) lainformacioacuten correspondiente a la palabra activa entrariacutea por los circuitos de salida de lasdemaacutes ceacutelulas lo que los dantildeariacuteaOrganizar 1a memoria de esta forma tiene el inconveniente de que la complejidad deldecodificador crece exponencialmente con el nuacutemero de entradas y en una memoria demucha capacidad la complejidad del decodificador la hace inviable Esto hace necesaria unaalternativa que simplifique los decodificadores Esta alternativa la constituye laorganizacioacuten en dos dimensiones en que los bits del registro de direccioacuten se dividen en dospartes y cada una de ellas va a un decodificador diferente En este caso las liacuteneasprocedentes de ambos decodificadores (X e Y) se cruzan formando un sistema de coordenadasen que cada punto de cruce corresponde a una palabra de memoria Dado que en cadadecodificador soacutelo se activa una liacutenea soacutelo se activaraacute la palabra correspondiente al puntode cruce de las dos liacuteneas activadas Faacutecilmente se puede comprender que los decodificadoresse simplifican mucho ya que cada uno tiene la mitad de entradas que en el caso anterior Hayque decir sin embargo que la ceacutelula de memoria se complica un poco porque hay que antildeadiruna puerta AND en cada palabra para determinar si coinciden las liacuteneas X e Y

La organizacioacuten de la memoria en dos dimensiones tambieacuten es uacutetil para las memoriasdinaacutemicas ya que el refresco de estas memorias se realiza por bloques y eacutestos puedencoincidir con una de las dimensiones (la que corresponda a los bits de direccioacuten de mayorpeso) En la praacutectica las memorias dinaacutemicas son maacutes lentas que las estaacuteticas y ademaacutes son delectura destructiva pero resultan maacutes baratas aunque necesiten circuitos de refresco si lamemoria no es de mucha capacidad

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1214

Agunas direcciones (hex) de puertos en el PC XTAT

Dispositivo Direccioacuten

Controlador DMAC1 primario 8237A 000-00F

Controlador de interrupciones PIC1 8259A 020-021

Temporizador programable PIT 8253 y 8254 040-043

Controlador perifeacutericos PPI 8255 (XT) 060-063

Controlador 8742 (AT) 060-064

Altavoz del sistema 061-061

CMOS RAM amp NMI Mask Reg (AT) 070-071

Registros de paacutegina DMA 081-08F

Controlador de interrupciones PIC2 (AT) 0A0-0A1

NMI Mask register (XT) 0A2-0AF

Controlador DMAC2 secundario (AT) 0C0-0DF

Clear Reset del coprocesador matemaacutetico 0F0-0F1

Coprocesador matemaacutetico 80287 0F8-0FF

Controlador de disco duro (AT) 1F0-1FF

Puerto de juegos 200-20F

Unidad de expansioacuten (XT) 210-21F

Ratoacuten (conectado al bus) 238-23B

Ratoacuten de bus alternativo 23C-23F

Puerto paralelo (LPT2) 278-27F

EGA (Enhanced Graphic Adapter) 2B0-2BF

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDACualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lohace a traveacutes de un puerto por esto se denominan tambieacuten puertos de ES (IO ports) Desde el punto de vista del software un puerto es una interfaz con ciertas caracteriacutesticasse trata por tanto de una abstraccioacuten (no nos referimos al enchufe con el que se conectafiacutesicamente un dispositivo al sistema) aunque desde el punto de vista del hardware estaabstraccioacuten se corresponde con un dispositivo fiacutesico capaz de intercambiar informacioacuten (ES)con el bus

Como los dispositivos ES tienen alguacuten tipo de conexioacuten con el bus externo deben tener unadireccioacuten (o conjunto de ellas) que los identifique Los hemos comparado con un teleacutefono undispositivo con el que se puede enviarrecibir informacioacuten mediante una direccioacuten Hablarde un puerto ES es casi siempre sinoacutenimo de una direccioacuten y es costumbre informaacuteticareferirse a estas direcciones en hexadecimal De modo que por ejemplo un puerto puede ser0x21 en un fuente o 21h en un texto informaacutetico

Direcciones de puertos

El modelo de direccionamiento del PC ha adoptado dos modelos seguacuten la naturaleza deldispositivo a conectar Direccionamiento dedicado para dispositivos de mediabajavelocidad Por ejemplo puertos serie y paralelo (impresora) teclado Etc ydireccionamiento mapeado en memoria para dispositivos raacutepidos (tiacutepicamente losadaptadores graacuteficos) En el apartado dedicado a ES se explican las diferencias entreambas modalidades Respecto a los dispositivos de direccionamiento dedicado desde la introduccioacuten del IBM-PCes costumbre que determinados dispositivos muy comunes se conecten mediante puertos dedirecciones determinadasEn la tabla adjunta se muestranalgunas de estas direccionestiacutepicas para dispositivos de ES[3] Las referencias a los chips serefieren a los utilizados en losprimeros PCs Actualmente hansido sustituidos por uno o dosintegrados (Chipset) que realizantodas las funcionesPuede observarse que para unmismo perifeacuterico se tienen variasdirecciones (un rango) La razoacutenes que estos dispositivos tienenvarios registros yo sonprogramables para lo quedisponen de registros especiales(cada registro de un Byte tieneuna direccioacuten y estas soncorrelativas) Por ejemplo elcontrolador de puerto serie de losprimeros PCs era un circuitointegrado 8250 de NationalSemiconductor que dispone de 8registros aunque los datos sereciben y transmiten por uno deellos el resto sirve paraprogramar y controlar elfuncionamiento del chip

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 614

Arquitectura PIPEshyLINEYa hemos mencionado que una de las formas de lograr operacionesconcurrentes en un procesador se utilizan dos teacutecnicas baacutesicas paralelismo ypipeliningEl paralelismo conseguiacutea la concurrencia multiplicando la estructura del hardwaretantas veces como sea posible de modo que las diferentes etapas del procesose ejecuten simultaacuteneamentePipelining consiste en desdoblar la funcioacuten a realizarse en varias partesasignaacutendole al hardware correspondiente a cada una de las partes tambieacutenllamadas etapas Asiacute como el agua fluye a traveacutes de una tuberiacutea (pipeline) lasinstrucciones o datos fluyen a traveacutes de las etapas de un computador digitalpipeline a una velocidad que es independiente de la longitud de la tuberiacutea(numero de etapas del pipeline) y depende solamente de la velocidad a la cuallos datos e instrucciones pueden ingresar al pipelineEsta velocidad a su vez depende del tiempo que tarde el dato en atravesar unaetapa Este tiempo puede ser significativo ya que el computador no solo desplazalos datos o instrucciones de etapa en etapa sino que en cada una de ellas serealiza alguna operacioacuten sobre los mismos Como ejemplo en el caso de lasinstrucciones tendremos operaciones de buacutesqueda decodificacioacuten y ejecucioacuten

Pipeline Fiacutesico

Arquitecturas Segmentadas

Las arquitecturas segmentadas o con segmentacioacuten del cauce buscan mejorar el desempentildeo

realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instruccioacuten al mismo tiempo El procesador se

divide en varias unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de

las instrucciones

Arquitecturas de multiprocesamientoCuando se desea incrementar el desempentildeo maacutes aya de lo que permite la teacutecnica de segmentacioacutendel cauce (limite teoacuterico de una instruccioacuten por ciclo de reloj) se requiere utilizar maacutes de unprocesador para la ejecucioacuten del programa de aplicacioacuten

Las CPU de multiprocesamiento

SISO ndash (Single Instruction Single Operand ) computadoras independientesSIMO ndash (Single Instruction Multiple Operand ) procesadores vectorialesMISO ndash (Multiple Instruction Single Operand ) No implementado

MIMO ndash (Multiple Instruction Multiple Operand ) sistemas SMP Clusters

Procesadores vectoriales ndash Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numeacutericoa una serie de datos matriciales en especial en la simulacioacuten de sistemas fiacutesicos complejos talescomo simuladores para predecir el clima explosiones atoacutemicas reacciones quiacutemicas complejasetc donde los datos son representados como grandes nuacutemeros de datos en forma matricial sobrlos que se deben se aplicar el mismo algoritmo numeacuterico

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 714

En los sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors) varios procesadores comparten la mismamemoria principal y perifeacutericos de IO Normalmente conectados por un bus comuacuten Se conocencomo simeacutetricos ya que ninguacuten procesador toma el papel de maestro y los demaacutes de esclavos sinoque todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y perifeacutericos y ambos sonadministrados por el sistema operativo

12 Anaacutelisis de los componentes CPU arquitectura memoria dispositivos de IO

CPUUnidad central de proceso o UCP (conocida por sus siglas en ingleacutes CPU) circuitomicroscoacutepico que interpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y elproceso de datos en las computadoras Generalmente la CPU es un microprocesadorfabricado en un chip un uacutenico trozo de silicio que contiene millones de componenteselectroacutenicos El microprocesador de la CPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegicaque realiza caacutelculos y comparaciones y toma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacutenes cierta o falsa mediante las reglas del aacutelgebra de Boole) por una serie de registros dondese almacena informacioacuten temporalmente y por una unidad de control que interpreta yejecuta las instrucciones Para aceptar oacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentarlos resultados la CPU se comunica a traveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamadobus El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro)los dispositivos de entrada (por ejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida(por ejemplo un monitor o una impresora) Los factores relevantes de los chips de UCP sonCompatibilidad No todo el soft es compatible con todas las UCP En algunos casos se puedenresolver los problemas de compatibilidad usando software especial Velocidad La velocidad de una computadora estaacute determinada por la velocidad de su relojinterno el dispositivo cronomeacutetrico que produce pulsos eleacutectricos para sincronizar lasoperaciones de la computadora Las computadoras se describen en funcioacuten de su velocidadde reloj que se mide en mega hertz La velocidad tambieacuten estaacute determinada por laarquitectura del procesador es decir el disentildeo que establece de queacute manera estaacuten colocadosen el chip los componentes individuales de la CPU Desde la perspectiva del usuario el puntocrucial es que maacutes raacutepido casi siempre significa mejorEl Procesador El chip maacutes importante de cualquier placa madre es el procesador Sin el lacomputadora no podriacutea funcionar A menudo este componente se determina CPU quedescribe a la perfeccioacuten su papel dentro del sistema El procesador es realmente el elementocentral del proceso de procesamiento de datosLos procesadores se describen en teacuterminos de su tamantildeo de palabra su velocidad y lacapacidad de su RAM asociadaTamantildeo de la palabra Es el nuacutemero de bits que se maneja como una unidad en un sistema decomputacioacuten en particular Velocidad del procesador Se mide en diferentes unidades seguacuten el tipo de computadorMHz (Megahertz) para microcomputadoras Un oscilador de cristal controla la ejecucioacuten deinstrucciones dentro del procesador La velocidad del procesador de una micro se mide porsu frecuencia de oscilacioacuten o por el nuacutemero de ciclos de reloj por segundo El tiempotranscurrido para un ciclo de reloj es 1frecuenciaMIPS (Millones de instrucciones por segundo) Para estaciones de trabajo minis ymacrocomputadoras Por ejemplo una computadora de 100 MIPS puede ejecutar 100millones de instrucciones por segundoFLOPS (floating point operations per second operaciones de punto flotante por segundo)Para las supercomputadoras Las operaciones de punto flotante incluyen cifras muypequentildeas o muy altas Hay supercomputadoras para las cuales se puede hablar de GFLOPS(Gigaflops es decir 1000 millones de FLOPS)Capacidad de la RAM Se mide en teacuterminos del nuacutemero de bytes que puede almacenarHabitualmente se mide en KB y MB aunque ya hay computadoras en las que se debe hablarde GB

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 814

httpwwwmonografiascomtrabajos12comptcncomptcnshtmlUCP

Arquitectura interna del CPULa CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de datos de alta

velocidad llamada registro Algunos de los registros estaacuten dedicados al control y solo la unidad

de control tiene acceso a ellos Los registros restantes son los registros de uso general y el

programador es el usuario que tiene acceso a ellos

Dentro del conjunto baacutesico de registros de control se deben incluir a los siguientes

middot Contador de programa (PC)middot Registro de direcciones de la memoria (MAR)middot Registro de datos (RD)middot Registro de instrucciones (ER)middot Palabra de estado de programa (PSW)

middot (PC) La funcioacuten del PC consiste en seguir la pista de la instruccioacuten por buscar (capturar) en elsiguiente ciclo de maquina por lo tanto contiene la direccioacuten de la siguiente instruccioacuten por

ejecutar El PC es modificado dentro del ciclo de buacutesqueda de la instruccioacuten actual mediante lasuma de una constante El numero que se agrega al PC es la longitud de una instruccioacuten en

palabras

Por lo tanto si una instruccioacuten tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC si una instruccioacuten

tiene dos palabras de largo se agrega 2 y asiacute sucesivamente

middot Registro de direcciones de la memoria (MAR) funciona como registro de enlace entre laCPU y el canal de direcciones Cuando se logra el acceso a la memoria la direccioacuten es colocada

en el MAR por la unidad de control y ahiacute permanece hasta que se completa la transaccioacuten El

numero de bit que hay en el MAR es igual al del canal de direcciones

La diferencia que existe entre el PC y el MAR es que durante el ciclo de ejecucioacuten de una

instruccioacuten el PC y el MAR sirven al mismo fin Sin embargo muchas de las instrucciones de la

maquina hacen referencia a la memoria y operan con los datos que estaacuten en ella Como la

direccioacuten de los datos suele ser diferente de la instruccioacuten siguiente se necesita el MAR

middot Registro de datos la funcioacuten del RD consiste en proporcionar un aacuterea de almacenamientotemporal (memoria intermedia acumulada o buffer) de datos que se intercambian entre la PCU y

la memoria Los datos pueden ser instrucciones (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) o datos del

operando (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) Debido a su conexioacuten directa con el canal de datos

el RD contiene el mismo numero de bit que dicho canal

middot Registro de instrucciones (ER) es un registro que conserva el coacutedigo de operacioacuten de lainstruccioacuten en todo el ciclo de la maquina El coacutedigo es empleado por la unidad de control de la

CPU para generar las sentildeales apropiadas que controla le ejecucioacuten de la instruccioacuten La longitud

del ER es la longitud en bit del coacutedigo de operacioacuten

middot Palabra de estado de programa (PSW) la palabra de estado o condicioacuten de programaalmacena informacioacuten pertinente sobre el programa que este ejecutaacutendose Por ejemplo al

completarse una funcioacuten de la unidad aritmeacutetica loacutegica se modifica un conjunto de bit llamados

coacutedigos (o sentildeales de condicioacuten) Estos bit especifican si el resultado de una operacioacuten aritmeacutetica

fue 0 o negativo o si el resultado se desbordoacute

El programa puede verificar estos bit en las instrucciones siguientes cambiar en forma condicional

su flujo de control seguacuten su valor

Ademaacutes el PSW contiene bit que hacen posible que la computadora responda a solicitudes de

servicio asincroacutenicas generadas por dispositivos de EntradashySalida o condiciones de error

interno Estas sentildeales se denominan interrupciones

Los registros restantes que se pueden encontrar en un microprocesador son de uso general

Estos se utilizan para almacenar informacioacuten en forma temporal Tambieacuten retienen operandos

que participan en operaciones de la ULA

Algunas veces el conjunto de instrucciones de la computadora y el esquema de direccionamiento

de la arquitectura restringe el uso de alguno de estos registros

Si bien en todas las maquinas la informacioacuten contenida en el registro puede manipularse como

datos ordinarios durante la ejecucioacuten de algunas instrucciones los datos se utilizan en forma

expliacutecita para decidir una direccioacuten de la memoria La ventaja de usar registros para retener datos

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 914

de operaciones es la velocidad

httphtmlrincondelvagocomarquitectura-interna-de-la-cpuhtml

Elementos que la componen1 Unidad de control controla el funcionamiento de la CPU y por tanto de el

computador2 Unidad aritmeacutetico-loacutegica (ALU) encargada de llevar a cabo las funciones de

procesamiento de datos del computador3 Registros proporcionan almacenamiento interno a la CPU4 Interconexiones CPU Son mecanismos que proporcionan comunicacioacuten entre la

unidad de control la ALU y los registros

FuncionamientoFunciones que realizaLa Unidad central de proceso o CPU se puede definir como un circuito microscoacutepico queinterpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en losordenadores Habitualmente la CPU es un microprocesador fabricado en un chip un uacutenicotrozo de silicio que contiene millones de componentes electroacutenicos El microprocesador de laCPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegica que realiza caacutelculos y comparaciones ytoma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacuten es cierta o falsa mediante las reglas delaacutelgebra de Boole) por una serie de registros donde se almacena informacioacuten temporalmentey por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones Para aceptaroacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentar los resultados la CPU se comunica atraveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus El bus conecta la CPU a losdispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro) los dispositivos de entrada (porejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo un monitor o unaimpresora)

MemoriaSe denomina memoria a los circuitos que permiten almacenar y recuperar la informacioacuten En unsentido maacutes amplio puede referirse tambieacuten a sistemas externos de almacenamiento como las

unidades de disco o de cinta Memoria de acceso aleatorio o RAM (Random Access Memory)es la memoria basada en semiconductores que puede ser leiacuteda y escrita por el microprocesador

u otros dispositivos de hardware El acceso a las posiciones de almacenamiento se puede

realizar en cualquier orden

Los chips de memoria son pequentildeos rectaacutengulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas

plaquitas con pines o contactos La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de

almacenamiento como los disquetes o los discos duros es que la RAM es muchiacutesimo maacutes

raacutepida y que se borra al apagar el ordenador no como eacutestos El interior de cada chip se puede imaginar como una matriz o tabla en la cual cada celda escapaz de almacenar un bit Por tanto un bit se puede localizar directamenteproporcionando una fila y una columna de la tabla En realidad la CPU identifica cada celdamediante un nuacutemero denominado direccioacuten de memoria A partir de una direccioacuten secalcula cuaacutel es la fila y columna correspondiente con lo que ya se puede acceder a la celdadeseada El acceso se realiza en dos pasos primero se comunica la fila y luego la columnaempleando los mismos terminales de conexioacuten Obviamente esta teacutecnica (denominadamultiplexado) permite emplear menos terminales de conexioacuten para acceder a la RAM lo queoptimiza la relacioacuten entre el tamantildeo del chip y la capacidad de almacenamientoRealmente la CPU no suele trabajar con bits independientes sino maacutes bien con agrupacionesde los mismos en forma de palabras binarias Esto hace que la RAM no se presente en un solochip sino maacutes bien en agrupaciones de los mismosHemos de tener muy en cuenta que esta memoria es la que mantiene los programas funcionando

y abiertos por lo que al ser Windows 9598 un sistema operativo multitarea estaremos a merced

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1014

de la cantidad de memoria RAM que tengamos dispuesta en el ordenador En la actualidad

hemos de disponer de la mayor cantidad posible de eacutesta ya que estamos supeditados al

funcionamiento maacutes raacutepido o maacutes lento de nuestras aplicaciones diarias La memoria RAM hace

unos antildeos era muy cara pero hoy en diacutea su precio ha bajado considerablemente

Cuando alguien se pregunta cuaacutenta memoria RAM necesitaraacute debe sopesar con queacute programas

va a trabajar normalmente Si uacutenicamente vamos a trabajar con aplicaciones de texto hojas de

caacutelculo y similares nos bastaraacute con unos 32 Mb de eacutesta (aunque esta cifra se ha quedado

bastante corta) pero si trabajamos con multimedia fotografiacutea viacutedeo o CAD por poner un

ejemplo hemos de contar con la maacutexima cantidad de memoria RAM en nuestro equipo (unos 128

Mb o maacutes) para que su funcionamiento sea oacuteptimo ya que estos programas son auteacutenticos

devoradores de memoria Hoy en diacutea no es recomendable tener menos de 64 Mb para el buen

funcionamiento tanto de Windows como de las aplicaciones normales ya que notaremos

considerablemente su rapidez y rendimiento pues generalmente los equipos actuales ya traen

128 Mb de RAM

Arquitecturas de la memoriaElementos que la componen Una memoria vista desde el exterior tiene la estructura mostrada en la figura 3-1 Paraefectuar una lectura se deposita en el bus de direcciones la direccioacuten de la palabra dememoria que se desea leer y entonces se activa la sentildeal de lectura (R) despueacutes de ciertotiempo (tiempo de latencia de la memoria) en el bus de datos apareceraacute el contenido de ladireccioacuten buscada Por otra parte para realizar una escritura se deposita en el bus de datosla informacioacuten que se desea escribir y en el bus de direcciones la direccioacuten donde deseamosescribirla entonces se activa la sentildeal de escritura (W) pasado el tiempo de latencia lamemoria escribiraacute la informacioacuten en la direccioacuten deseada Internamente la memoria tiene unregistro de direccioacuten (MAR memory address register) un registro buffer de memoria oregistro de datos (MB memory buffer o MDR memory data register) y un decodificadorcomo se ve en la figura 3-2 Esta forma de estructurar la memoria se llama organizacioacutenlineal o de una dimensioacuten En la figura cada liacutenea de palabra activa todas las ceacutelulas dememoria que corresponden a la misma palabra

Por otra parte en una memoria ROM programable por el usuario con organizacioacuten lineal lasuniones de los diodos correspondientes a lugares donde deba haber un 0 deben destruirseTambieacuten se pueden sustituir los diodos por transistores y entonces la ceacutelula de memoria tieneel esquema de la figura 3-3 en este caso la unioacuten que debe destruirse para grabar un 0 esla del emisor

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1114

En el caso de una memoria RAM estaacutetica con organizacioacuten lineal cada ceacutelula de memoriatoma la forma mostrada en la figura 3-4 En este esquema las primeras puertas AND soacutelo sonnecesarias en el una de las ceacutelulas de cada palabra Se debe comentar la necesidad de lapuerta de tres estados a la salida del biestable esta puerta se pone para evitar que se unanlas salidas de los circuitos de las ceacutelulas de diferentes palabras a traveacutes del hilo de bit Si esapuerta no se pusiera (o hubiera otro tipo de puerta en su lugar como una puerta AND) lainformacioacuten correspondiente a la palabra activa entrariacutea por los circuitos de salida de lasdemaacutes ceacutelulas lo que los dantildeariacuteaOrganizar 1a memoria de esta forma tiene el inconveniente de que la complejidad deldecodificador crece exponencialmente con el nuacutemero de entradas y en una memoria demucha capacidad la complejidad del decodificador la hace inviable Esto hace necesaria unaalternativa que simplifique los decodificadores Esta alternativa la constituye laorganizacioacuten en dos dimensiones en que los bits del registro de direccioacuten se dividen en dospartes y cada una de ellas va a un decodificador diferente En este caso las liacuteneasprocedentes de ambos decodificadores (X e Y) se cruzan formando un sistema de coordenadasen que cada punto de cruce corresponde a una palabra de memoria Dado que en cadadecodificador soacutelo se activa una liacutenea soacutelo se activaraacute la palabra correspondiente al puntode cruce de las dos liacuteneas activadas Faacutecilmente se puede comprender que los decodificadoresse simplifican mucho ya que cada uno tiene la mitad de entradas que en el caso anterior Hayque decir sin embargo que la ceacutelula de memoria se complica un poco porque hay que antildeadiruna puerta AND en cada palabra para determinar si coinciden las liacuteneas X e Y

La organizacioacuten de la memoria en dos dimensiones tambieacuten es uacutetil para las memoriasdinaacutemicas ya que el refresco de estas memorias se realiza por bloques y eacutestos puedencoincidir con una de las dimensiones (la que corresponda a los bits de direccioacuten de mayorpeso) En la praacutectica las memorias dinaacutemicas son maacutes lentas que las estaacuteticas y ademaacutes son delectura destructiva pero resultan maacutes baratas aunque necesiten circuitos de refresco si lamemoria no es de mucha capacidad

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1214

Agunas direcciones (hex) de puertos en el PC XTAT

Dispositivo Direccioacuten

Controlador DMAC1 primario 8237A 000-00F

Controlador de interrupciones PIC1 8259A 020-021

Temporizador programable PIT 8253 y 8254 040-043

Controlador perifeacutericos PPI 8255 (XT) 060-063

Controlador 8742 (AT) 060-064

Altavoz del sistema 061-061

CMOS RAM amp NMI Mask Reg (AT) 070-071

Registros de paacutegina DMA 081-08F

Controlador de interrupciones PIC2 (AT) 0A0-0A1

NMI Mask register (XT) 0A2-0AF

Controlador DMAC2 secundario (AT) 0C0-0DF

Clear Reset del coprocesador matemaacutetico 0F0-0F1

Coprocesador matemaacutetico 80287 0F8-0FF

Controlador de disco duro (AT) 1F0-1FF

Puerto de juegos 200-20F

Unidad de expansioacuten (XT) 210-21F

Ratoacuten (conectado al bus) 238-23B

Ratoacuten de bus alternativo 23C-23F

Puerto paralelo (LPT2) 278-27F

EGA (Enhanced Graphic Adapter) 2B0-2BF

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDACualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lohace a traveacutes de un puerto por esto se denominan tambieacuten puertos de ES (IO ports) Desde el punto de vista del software un puerto es una interfaz con ciertas caracteriacutesticasse trata por tanto de una abstraccioacuten (no nos referimos al enchufe con el que se conectafiacutesicamente un dispositivo al sistema) aunque desde el punto de vista del hardware estaabstraccioacuten se corresponde con un dispositivo fiacutesico capaz de intercambiar informacioacuten (ES)con el bus

Como los dispositivos ES tienen alguacuten tipo de conexioacuten con el bus externo deben tener unadireccioacuten (o conjunto de ellas) que los identifique Los hemos comparado con un teleacutefono undispositivo con el que se puede enviarrecibir informacioacuten mediante una direccioacuten Hablarde un puerto ES es casi siempre sinoacutenimo de una direccioacuten y es costumbre informaacuteticareferirse a estas direcciones en hexadecimal De modo que por ejemplo un puerto puede ser0x21 en un fuente o 21h en un texto informaacutetico

Direcciones de puertos

El modelo de direccionamiento del PC ha adoptado dos modelos seguacuten la naturaleza deldispositivo a conectar Direccionamiento dedicado para dispositivos de mediabajavelocidad Por ejemplo puertos serie y paralelo (impresora) teclado Etc ydireccionamiento mapeado en memoria para dispositivos raacutepidos (tiacutepicamente losadaptadores graacuteficos) En el apartado dedicado a ES se explican las diferencias entreambas modalidades Respecto a los dispositivos de direccionamiento dedicado desde la introduccioacuten del IBM-PCes costumbre que determinados dispositivos muy comunes se conecten mediante puertos dedirecciones determinadasEn la tabla adjunta se muestranalgunas de estas direccionestiacutepicas para dispositivos de ES[3] Las referencias a los chips serefieren a los utilizados en losprimeros PCs Actualmente hansido sustituidos por uno o dosintegrados (Chipset) que realizantodas las funcionesPuede observarse que para unmismo perifeacuterico se tienen variasdirecciones (un rango) La razoacutenes que estos dispositivos tienenvarios registros yo sonprogramables para lo quedisponen de registros especiales(cada registro de un Byte tieneuna direccioacuten y estas soncorrelativas) Por ejemplo elcontrolador de puerto serie de losprimeros PCs era un circuitointegrado 8250 de NationalSemiconductor que dispone de 8registros aunque los datos sereciben y transmiten por uno deellos el resto sirve paraprogramar y controlar elfuncionamiento del chip

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 714

En los sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors) varios procesadores comparten la mismamemoria principal y perifeacutericos de IO Normalmente conectados por un bus comuacuten Se conocencomo simeacutetricos ya que ninguacuten procesador toma el papel de maestro y los demaacutes de esclavos sinoque todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y perifeacutericos y ambos sonadministrados por el sistema operativo

12 Anaacutelisis de los componentes CPU arquitectura memoria dispositivos de IO

CPUUnidad central de proceso o UCP (conocida por sus siglas en ingleacutes CPU) circuitomicroscoacutepico que interpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y elproceso de datos en las computadoras Generalmente la CPU es un microprocesadorfabricado en un chip un uacutenico trozo de silicio que contiene millones de componenteselectroacutenicos El microprocesador de la CPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegicaque realiza caacutelculos y comparaciones y toma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacutenes cierta o falsa mediante las reglas del aacutelgebra de Boole) por una serie de registros dondese almacena informacioacuten temporalmente y por una unidad de control que interpreta yejecuta las instrucciones Para aceptar oacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentarlos resultados la CPU se comunica a traveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamadobus El bus conecta la CPU a los dispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro)los dispositivos de entrada (por ejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida(por ejemplo un monitor o una impresora) Los factores relevantes de los chips de UCP sonCompatibilidad No todo el soft es compatible con todas las UCP En algunos casos se puedenresolver los problemas de compatibilidad usando software especial Velocidad La velocidad de una computadora estaacute determinada por la velocidad de su relojinterno el dispositivo cronomeacutetrico que produce pulsos eleacutectricos para sincronizar lasoperaciones de la computadora Las computadoras se describen en funcioacuten de su velocidadde reloj que se mide en mega hertz La velocidad tambieacuten estaacute determinada por laarquitectura del procesador es decir el disentildeo que establece de queacute manera estaacuten colocadosen el chip los componentes individuales de la CPU Desde la perspectiva del usuario el puntocrucial es que maacutes raacutepido casi siempre significa mejorEl Procesador El chip maacutes importante de cualquier placa madre es el procesador Sin el lacomputadora no podriacutea funcionar A menudo este componente se determina CPU quedescribe a la perfeccioacuten su papel dentro del sistema El procesador es realmente el elementocentral del proceso de procesamiento de datosLos procesadores se describen en teacuterminos de su tamantildeo de palabra su velocidad y lacapacidad de su RAM asociadaTamantildeo de la palabra Es el nuacutemero de bits que se maneja como una unidad en un sistema decomputacioacuten en particular Velocidad del procesador Se mide en diferentes unidades seguacuten el tipo de computadorMHz (Megahertz) para microcomputadoras Un oscilador de cristal controla la ejecucioacuten deinstrucciones dentro del procesador La velocidad del procesador de una micro se mide porsu frecuencia de oscilacioacuten o por el nuacutemero de ciclos de reloj por segundo El tiempotranscurrido para un ciclo de reloj es 1frecuenciaMIPS (Millones de instrucciones por segundo) Para estaciones de trabajo minis ymacrocomputadoras Por ejemplo una computadora de 100 MIPS puede ejecutar 100millones de instrucciones por segundoFLOPS (floating point operations per second operaciones de punto flotante por segundo)Para las supercomputadoras Las operaciones de punto flotante incluyen cifras muypequentildeas o muy altas Hay supercomputadoras para las cuales se puede hablar de GFLOPS(Gigaflops es decir 1000 millones de FLOPS)Capacidad de la RAM Se mide en teacuterminos del nuacutemero de bytes que puede almacenarHabitualmente se mide en KB y MB aunque ya hay computadoras en las que se debe hablarde GB

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 814

httpwwwmonografiascomtrabajos12comptcncomptcnshtmlUCP

Arquitectura interna del CPULa CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de datos de alta

velocidad llamada registro Algunos de los registros estaacuten dedicados al control y solo la unidad

de control tiene acceso a ellos Los registros restantes son los registros de uso general y el

programador es el usuario que tiene acceso a ellos

Dentro del conjunto baacutesico de registros de control se deben incluir a los siguientes

middot Contador de programa (PC)middot Registro de direcciones de la memoria (MAR)middot Registro de datos (RD)middot Registro de instrucciones (ER)middot Palabra de estado de programa (PSW)

middot (PC) La funcioacuten del PC consiste en seguir la pista de la instruccioacuten por buscar (capturar) en elsiguiente ciclo de maquina por lo tanto contiene la direccioacuten de la siguiente instruccioacuten por

ejecutar El PC es modificado dentro del ciclo de buacutesqueda de la instruccioacuten actual mediante lasuma de una constante El numero que se agrega al PC es la longitud de una instruccioacuten en

palabras

Por lo tanto si una instruccioacuten tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC si una instruccioacuten

tiene dos palabras de largo se agrega 2 y asiacute sucesivamente

middot Registro de direcciones de la memoria (MAR) funciona como registro de enlace entre laCPU y el canal de direcciones Cuando se logra el acceso a la memoria la direccioacuten es colocada

en el MAR por la unidad de control y ahiacute permanece hasta que se completa la transaccioacuten El

numero de bit que hay en el MAR es igual al del canal de direcciones

La diferencia que existe entre el PC y el MAR es que durante el ciclo de ejecucioacuten de una

instruccioacuten el PC y el MAR sirven al mismo fin Sin embargo muchas de las instrucciones de la

maquina hacen referencia a la memoria y operan con los datos que estaacuten en ella Como la

direccioacuten de los datos suele ser diferente de la instruccioacuten siguiente se necesita el MAR

middot Registro de datos la funcioacuten del RD consiste en proporcionar un aacuterea de almacenamientotemporal (memoria intermedia acumulada o buffer) de datos que se intercambian entre la PCU y

la memoria Los datos pueden ser instrucciones (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) o datos del

operando (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) Debido a su conexioacuten directa con el canal de datos

el RD contiene el mismo numero de bit que dicho canal

middot Registro de instrucciones (ER) es un registro que conserva el coacutedigo de operacioacuten de lainstruccioacuten en todo el ciclo de la maquina El coacutedigo es empleado por la unidad de control de la

CPU para generar las sentildeales apropiadas que controla le ejecucioacuten de la instruccioacuten La longitud

del ER es la longitud en bit del coacutedigo de operacioacuten

middot Palabra de estado de programa (PSW) la palabra de estado o condicioacuten de programaalmacena informacioacuten pertinente sobre el programa que este ejecutaacutendose Por ejemplo al

completarse una funcioacuten de la unidad aritmeacutetica loacutegica se modifica un conjunto de bit llamados

coacutedigos (o sentildeales de condicioacuten) Estos bit especifican si el resultado de una operacioacuten aritmeacutetica

fue 0 o negativo o si el resultado se desbordoacute

El programa puede verificar estos bit en las instrucciones siguientes cambiar en forma condicional

su flujo de control seguacuten su valor

Ademaacutes el PSW contiene bit que hacen posible que la computadora responda a solicitudes de

servicio asincroacutenicas generadas por dispositivos de EntradashySalida o condiciones de error

interno Estas sentildeales se denominan interrupciones

Los registros restantes que se pueden encontrar en un microprocesador son de uso general

Estos se utilizan para almacenar informacioacuten en forma temporal Tambieacuten retienen operandos

que participan en operaciones de la ULA

Algunas veces el conjunto de instrucciones de la computadora y el esquema de direccionamiento

de la arquitectura restringe el uso de alguno de estos registros

Si bien en todas las maquinas la informacioacuten contenida en el registro puede manipularse como

datos ordinarios durante la ejecucioacuten de algunas instrucciones los datos se utilizan en forma

expliacutecita para decidir una direccioacuten de la memoria La ventaja de usar registros para retener datos

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 914

de operaciones es la velocidad

httphtmlrincondelvagocomarquitectura-interna-de-la-cpuhtml

Elementos que la componen1 Unidad de control controla el funcionamiento de la CPU y por tanto de el

computador2 Unidad aritmeacutetico-loacutegica (ALU) encargada de llevar a cabo las funciones de

procesamiento de datos del computador3 Registros proporcionan almacenamiento interno a la CPU4 Interconexiones CPU Son mecanismos que proporcionan comunicacioacuten entre la

unidad de control la ALU y los registros

FuncionamientoFunciones que realizaLa Unidad central de proceso o CPU se puede definir como un circuito microscoacutepico queinterpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en losordenadores Habitualmente la CPU es un microprocesador fabricado en un chip un uacutenicotrozo de silicio que contiene millones de componentes electroacutenicos El microprocesador de laCPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegica que realiza caacutelculos y comparaciones ytoma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacuten es cierta o falsa mediante las reglas delaacutelgebra de Boole) por una serie de registros donde se almacena informacioacuten temporalmentey por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones Para aceptaroacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentar los resultados la CPU se comunica atraveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus El bus conecta la CPU a losdispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro) los dispositivos de entrada (porejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo un monitor o unaimpresora)

MemoriaSe denomina memoria a los circuitos que permiten almacenar y recuperar la informacioacuten En unsentido maacutes amplio puede referirse tambieacuten a sistemas externos de almacenamiento como las

unidades de disco o de cinta Memoria de acceso aleatorio o RAM (Random Access Memory)es la memoria basada en semiconductores que puede ser leiacuteda y escrita por el microprocesador

u otros dispositivos de hardware El acceso a las posiciones de almacenamiento se puede

realizar en cualquier orden

Los chips de memoria son pequentildeos rectaacutengulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas

plaquitas con pines o contactos La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de

almacenamiento como los disquetes o los discos duros es que la RAM es muchiacutesimo maacutes

raacutepida y que se borra al apagar el ordenador no como eacutestos El interior de cada chip se puede imaginar como una matriz o tabla en la cual cada celda escapaz de almacenar un bit Por tanto un bit se puede localizar directamenteproporcionando una fila y una columna de la tabla En realidad la CPU identifica cada celdamediante un nuacutemero denominado direccioacuten de memoria A partir de una direccioacuten secalcula cuaacutel es la fila y columna correspondiente con lo que ya se puede acceder a la celdadeseada El acceso se realiza en dos pasos primero se comunica la fila y luego la columnaempleando los mismos terminales de conexioacuten Obviamente esta teacutecnica (denominadamultiplexado) permite emplear menos terminales de conexioacuten para acceder a la RAM lo queoptimiza la relacioacuten entre el tamantildeo del chip y la capacidad de almacenamientoRealmente la CPU no suele trabajar con bits independientes sino maacutes bien con agrupacionesde los mismos en forma de palabras binarias Esto hace que la RAM no se presente en un solochip sino maacutes bien en agrupaciones de los mismosHemos de tener muy en cuenta que esta memoria es la que mantiene los programas funcionando

y abiertos por lo que al ser Windows 9598 un sistema operativo multitarea estaremos a merced

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1014

de la cantidad de memoria RAM que tengamos dispuesta en el ordenador En la actualidad

hemos de disponer de la mayor cantidad posible de eacutesta ya que estamos supeditados al

funcionamiento maacutes raacutepido o maacutes lento de nuestras aplicaciones diarias La memoria RAM hace

unos antildeos era muy cara pero hoy en diacutea su precio ha bajado considerablemente

Cuando alguien se pregunta cuaacutenta memoria RAM necesitaraacute debe sopesar con queacute programas

va a trabajar normalmente Si uacutenicamente vamos a trabajar con aplicaciones de texto hojas de

caacutelculo y similares nos bastaraacute con unos 32 Mb de eacutesta (aunque esta cifra se ha quedado

bastante corta) pero si trabajamos con multimedia fotografiacutea viacutedeo o CAD por poner un

ejemplo hemos de contar con la maacutexima cantidad de memoria RAM en nuestro equipo (unos 128

Mb o maacutes) para que su funcionamiento sea oacuteptimo ya que estos programas son auteacutenticos

devoradores de memoria Hoy en diacutea no es recomendable tener menos de 64 Mb para el buen

funcionamiento tanto de Windows como de las aplicaciones normales ya que notaremos

considerablemente su rapidez y rendimiento pues generalmente los equipos actuales ya traen

128 Mb de RAM

Arquitecturas de la memoriaElementos que la componen Una memoria vista desde el exterior tiene la estructura mostrada en la figura 3-1 Paraefectuar una lectura se deposita en el bus de direcciones la direccioacuten de la palabra dememoria que se desea leer y entonces se activa la sentildeal de lectura (R) despueacutes de ciertotiempo (tiempo de latencia de la memoria) en el bus de datos apareceraacute el contenido de ladireccioacuten buscada Por otra parte para realizar una escritura se deposita en el bus de datosla informacioacuten que se desea escribir y en el bus de direcciones la direccioacuten donde deseamosescribirla entonces se activa la sentildeal de escritura (W) pasado el tiempo de latencia lamemoria escribiraacute la informacioacuten en la direccioacuten deseada Internamente la memoria tiene unregistro de direccioacuten (MAR memory address register) un registro buffer de memoria oregistro de datos (MB memory buffer o MDR memory data register) y un decodificadorcomo se ve en la figura 3-2 Esta forma de estructurar la memoria se llama organizacioacutenlineal o de una dimensioacuten En la figura cada liacutenea de palabra activa todas las ceacutelulas dememoria que corresponden a la misma palabra

Por otra parte en una memoria ROM programable por el usuario con organizacioacuten lineal lasuniones de los diodos correspondientes a lugares donde deba haber un 0 deben destruirseTambieacuten se pueden sustituir los diodos por transistores y entonces la ceacutelula de memoria tieneel esquema de la figura 3-3 en este caso la unioacuten que debe destruirse para grabar un 0 esla del emisor

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1114

En el caso de una memoria RAM estaacutetica con organizacioacuten lineal cada ceacutelula de memoriatoma la forma mostrada en la figura 3-4 En este esquema las primeras puertas AND soacutelo sonnecesarias en el una de las ceacutelulas de cada palabra Se debe comentar la necesidad de lapuerta de tres estados a la salida del biestable esta puerta se pone para evitar que se unanlas salidas de los circuitos de las ceacutelulas de diferentes palabras a traveacutes del hilo de bit Si esapuerta no se pusiera (o hubiera otro tipo de puerta en su lugar como una puerta AND) lainformacioacuten correspondiente a la palabra activa entrariacutea por los circuitos de salida de lasdemaacutes ceacutelulas lo que los dantildeariacuteaOrganizar 1a memoria de esta forma tiene el inconveniente de que la complejidad deldecodificador crece exponencialmente con el nuacutemero de entradas y en una memoria demucha capacidad la complejidad del decodificador la hace inviable Esto hace necesaria unaalternativa que simplifique los decodificadores Esta alternativa la constituye laorganizacioacuten en dos dimensiones en que los bits del registro de direccioacuten se dividen en dospartes y cada una de ellas va a un decodificador diferente En este caso las liacuteneasprocedentes de ambos decodificadores (X e Y) se cruzan formando un sistema de coordenadasen que cada punto de cruce corresponde a una palabra de memoria Dado que en cadadecodificador soacutelo se activa una liacutenea soacutelo se activaraacute la palabra correspondiente al puntode cruce de las dos liacuteneas activadas Faacutecilmente se puede comprender que los decodificadoresse simplifican mucho ya que cada uno tiene la mitad de entradas que en el caso anterior Hayque decir sin embargo que la ceacutelula de memoria se complica un poco porque hay que antildeadiruna puerta AND en cada palabra para determinar si coinciden las liacuteneas X e Y

La organizacioacuten de la memoria en dos dimensiones tambieacuten es uacutetil para las memoriasdinaacutemicas ya que el refresco de estas memorias se realiza por bloques y eacutestos puedencoincidir con una de las dimensiones (la que corresponda a los bits de direccioacuten de mayorpeso) En la praacutectica las memorias dinaacutemicas son maacutes lentas que las estaacuteticas y ademaacutes son delectura destructiva pero resultan maacutes baratas aunque necesiten circuitos de refresco si lamemoria no es de mucha capacidad

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1214

Agunas direcciones (hex) de puertos en el PC XTAT

Dispositivo Direccioacuten

Controlador DMAC1 primario 8237A 000-00F

Controlador de interrupciones PIC1 8259A 020-021

Temporizador programable PIT 8253 y 8254 040-043

Controlador perifeacutericos PPI 8255 (XT) 060-063

Controlador 8742 (AT) 060-064

Altavoz del sistema 061-061

CMOS RAM amp NMI Mask Reg (AT) 070-071

Registros de paacutegina DMA 081-08F

Controlador de interrupciones PIC2 (AT) 0A0-0A1

NMI Mask register (XT) 0A2-0AF

Controlador DMAC2 secundario (AT) 0C0-0DF

Clear Reset del coprocesador matemaacutetico 0F0-0F1

Coprocesador matemaacutetico 80287 0F8-0FF

Controlador de disco duro (AT) 1F0-1FF

Puerto de juegos 200-20F

Unidad de expansioacuten (XT) 210-21F

Ratoacuten (conectado al bus) 238-23B

Ratoacuten de bus alternativo 23C-23F

Puerto paralelo (LPT2) 278-27F

EGA (Enhanced Graphic Adapter) 2B0-2BF

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDACualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lohace a traveacutes de un puerto por esto se denominan tambieacuten puertos de ES (IO ports) Desde el punto de vista del software un puerto es una interfaz con ciertas caracteriacutesticasse trata por tanto de una abstraccioacuten (no nos referimos al enchufe con el que se conectafiacutesicamente un dispositivo al sistema) aunque desde el punto de vista del hardware estaabstraccioacuten se corresponde con un dispositivo fiacutesico capaz de intercambiar informacioacuten (ES)con el bus

Como los dispositivos ES tienen alguacuten tipo de conexioacuten con el bus externo deben tener unadireccioacuten (o conjunto de ellas) que los identifique Los hemos comparado con un teleacutefono undispositivo con el que se puede enviarrecibir informacioacuten mediante una direccioacuten Hablarde un puerto ES es casi siempre sinoacutenimo de una direccioacuten y es costumbre informaacuteticareferirse a estas direcciones en hexadecimal De modo que por ejemplo un puerto puede ser0x21 en un fuente o 21h en un texto informaacutetico

Direcciones de puertos

El modelo de direccionamiento del PC ha adoptado dos modelos seguacuten la naturaleza deldispositivo a conectar Direccionamiento dedicado para dispositivos de mediabajavelocidad Por ejemplo puertos serie y paralelo (impresora) teclado Etc ydireccionamiento mapeado en memoria para dispositivos raacutepidos (tiacutepicamente losadaptadores graacuteficos) En el apartado dedicado a ES se explican las diferencias entreambas modalidades Respecto a los dispositivos de direccionamiento dedicado desde la introduccioacuten del IBM-PCes costumbre que determinados dispositivos muy comunes se conecten mediante puertos dedirecciones determinadasEn la tabla adjunta se muestranalgunas de estas direccionestiacutepicas para dispositivos de ES[3] Las referencias a los chips serefieren a los utilizados en losprimeros PCs Actualmente hansido sustituidos por uno o dosintegrados (Chipset) que realizantodas las funcionesPuede observarse que para unmismo perifeacuterico se tienen variasdirecciones (un rango) La razoacutenes que estos dispositivos tienenvarios registros yo sonprogramables para lo quedisponen de registros especiales(cada registro de un Byte tieneuna direccioacuten y estas soncorrelativas) Por ejemplo elcontrolador de puerto serie de losprimeros PCs era un circuitointegrado 8250 de NationalSemiconductor que dispone de 8registros aunque los datos sereciben y transmiten por uno deellos el resto sirve paraprogramar y controlar elfuncionamiento del chip

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 814

httpwwwmonografiascomtrabajos12comptcncomptcnshtmlUCP

Arquitectura interna del CPULa CPU contiene un conjunto de localidades de almacenamiento temporal de datos de alta

velocidad llamada registro Algunos de los registros estaacuten dedicados al control y solo la unidad

de control tiene acceso a ellos Los registros restantes son los registros de uso general y el

programador es el usuario que tiene acceso a ellos

Dentro del conjunto baacutesico de registros de control se deben incluir a los siguientes

middot Contador de programa (PC)middot Registro de direcciones de la memoria (MAR)middot Registro de datos (RD)middot Registro de instrucciones (ER)middot Palabra de estado de programa (PSW)

middot (PC) La funcioacuten del PC consiste en seguir la pista de la instruccioacuten por buscar (capturar) en elsiguiente ciclo de maquina por lo tanto contiene la direccioacuten de la siguiente instruccioacuten por

ejecutar El PC es modificado dentro del ciclo de buacutesqueda de la instruccioacuten actual mediante lasuma de una constante El numero que se agrega al PC es la longitud de una instruccioacuten en

palabras

Por lo tanto si una instruccioacuten tiene una palabra de longitud se agrega 1 al PC si una instruccioacuten

tiene dos palabras de largo se agrega 2 y asiacute sucesivamente

middot Registro de direcciones de la memoria (MAR) funciona como registro de enlace entre laCPU y el canal de direcciones Cuando se logra el acceso a la memoria la direccioacuten es colocada

en el MAR por la unidad de control y ahiacute permanece hasta que se completa la transaccioacuten El

numero de bit que hay en el MAR es igual al del canal de direcciones

La diferencia que existe entre el PC y el MAR es que durante el ciclo de ejecucioacuten de una

instruccioacuten el PC y el MAR sirven al mismo fin Sin embargo muchas de las instrucciones de la

maquina hacen referencia a la memoria y operan con los datos que estaacuten en ella Como la

direccioacuten de los datos suele ser diferente de la instruccioacuten siguiente se necesita el MAR

middot Registro de datos la funcioacuten del RD consiste en proporcionar un aacuterea de almacenamientotemporal (memoria intermedia acumulada o buffer) de datos que se intercambian entre la PCU y

la memoria Los datos pueden ser instrucciones (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) o datos del

operando (obtenidos en el ciclo de ejecucioacuten) Debido a su conexioacuten directa con el canal de datos

el RD contiene el mismo numero de bit que dicho canal

middot Registro de instrucciones (ER) es un registro que conserva el coacutedigo de operacioacuten de lainstruccioacuten en todo el ciclo de la maquina El coacutedigo es empleado por la unidad de control de la

CPU para generar las sentildeales apropiadas que controla le ejecucioacuten de la instruccioacuten La longitud

del ER es la longitud en bit del coacutedigo de operacioacuten

middot Palabra de estado de programa (PSW) la palabra de estado o condicioacuten de programaalmacena informacioacuten pertinente sobre el programa que este ejecutaacutendose Por ejemplo al

completarse una funcioacuten de la unidad aritmeacutetica loacutegica se modifica un conjunto de bit llamados

coacutedigos (o sentildeales de condicioacuten) Estos bit especifican si el resultado de una operacioacuten aritmeacutetica

fue 0 o negativo o si el resultado se desbordoacute

El programa puede verificar estos bit en las instrucciones siguientes cambiar en forma condicional

su flujo de control seguacuten su valor

Ademaacutes el PSW contiene bit que hacen posible que la computadora responda a solicitudes de

servicio asincroacutenicas generadas por dispositivos de EntradashySalida o condiciones de error

interno Estas sentildeales se denominan interrupciones

Los registros restantes que se pueden encontrar en un microprocesador son de uso general

Estos se utilizan para almacenar informacioacuten en forma temporal Tambieacuten retienen operandos

que participan en operaciones de la ULA

Algunas veces el conjunto de instrucciones de la computadora y el esquema de direccionamiento

de la arquitectura restringe el uso de alguno de estos registros

Si bien en todas las maquinas la informacioacuten contenida en el registro puede manipularse como

datos ordinarios durante la ejecucioacuten de algunas instrucciones los datos se utilizan en forma

expliacutecita para decidir una direccioacuten de la memoria La ventaja de usar registros para retener datos

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 914

de operaciones es la velocidad

httphtmlrincondelvagocomarquitectura-interna-de-la-cpuhtml

Elementos que la componen1 Unidad de control controla el funcionamiento de la CPU y por tanto de el

computador2 Unidad aritmeacutetico-loacutegica (ALU) encargada de llevar a cabo las funciones de

procesamiento de datos del computador3 Registros proporcionan almacenamiento interno a la CPU4 Interconexiones CPU Son mecanismos que proporcionan comunicacioacuten entre la

unidad de control la ALU y los registros

FuncionamientoFunciones que realizaLa Unidad central de proceso o CPU se puede definir como un circuito microscoacutepico queinterpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en losordenadores Habitualmente la CPU es un microprocesador fabricado en un chip un uacutenicotrozo de silicio que contiene millones de componentes electroacutenicos El microprocesador de laCPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegica que realiza caacutelculos y comparaciones ytoma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacuten es cierta o falsa mediante las reglas delaacutelgebra de Boole) por una serie de registros donde se almacena informacioacuten temporalmentey por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones Para aceptaroacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentar los resultados la CPU se comunica atraveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus El bus conecta la CPU a losdispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro) los dispositivos de entrada (porejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo un monitor o unaimpresora)

MemoriaSe denomina memoria a los circuitos que permiten almacenar y recuperar la informacioacuten En unsentido maacutes amplio puede referirse tambieacuten a sistemas externos de almacenamiento como las

unidades de disco o de cinta Memoria de acceso aleatorio o RAM (Random Access Memory)es la memoria basada en semiconductores que puede ser leiacuteda y escrita por el microprocesador

u otros dispositivos de hardware El acceso a las posiciones de almacenamiento se puede

realizar en cualquier orden

Los chips de memoria son pequentildeos rectaacutengulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas

plaquitas con pines o contactos La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de

almacenamiento como los disquetes o los discos duros es que la RAM es muchiacutesimo maacutes

raacutepida y que se borra al apagar el ordenador no como eacutestos El interior de cada chip se puede imaginar como una matriz o tabla en la cual cada celda escapaz de almacenar un bit Por tanto un bit se puede localizar directamenteproporcionando una fila y una columna de la tabla En realidad la CPU identifica cada celdamediante un nuacutemero denominado direccioacuten de memoria A partir de una direccioacuten secalcula cuaacutel es la fila y columna correspondiente con lo que ya se puede acceder a la celdadeseada El acceso se realiza en dos pasos primero se comunica la fila y luego la columnaempleando los mismos terminales de conexioacuten Obviamente esta teacutecnica (denominadamultiplexado) permite emplear menos terminales de conexioacuten para acceder a la RAM lo queoptimiza la relacioacuten entre el tamantildeo del chip y la capacidad de almacenamientoRealmente la CPU no suele trabajar con bits independientes sino maacutes bien con agrupacionesde los mismos en forma de palabras binarias Esto hace que la RAM no se presente en un solochip sino maacutes bien en agrupaciones de los mismosHemos de tener muy en cuenta que esta memoria es la que mantiene los programas funcionando

y abiertos por lo que al ser Windows 9598 un sistema operativo multitarea estaremos a merced

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1014

de la cantidad de memoria RAM que tengamos dispuesta en el ordenador En la actualidad

hemos de disponer de la mayor cantidad posible de eacutesta ya que estamos supeditados al

funcionamiento maacutes raacutepido o maacutes lento de nuestras aplicaciones diarias La memoria RAM hace

unos antildeos era muy cara pero hoy en diacutea su precio ha bajado considerablemente

Cuando alguien se pregunta cuaacutenta memoria RAM necesitaraacute debe sopesar con queacute programas

va a trabajar normalmente Si uacutenicamente vamos a trabajar con aplicaciones de texto hojas de

caacutelculo y similares nos bastaraacute con unos 32 Mb de eacutesta (aunque esta cifra se ha quedado

bastante corta) pero si trabajamos con multimedia fotografiacutea viacutedeo o CAD por poner un

ejemplo hemos de contar con la maacutexima cantidad de memoria RAM en nuestro equipo (unos 128

Mb o maacutes) para que su funcionamiento sea oacuteptimo ya que estos programas son auteacutenticos

devoradores de memoria Hoy en diacutea no es recomendable tener menos de 64 Mb para el buen

funcionamiento tanto de Windows como de las aplicaciones normales ya que notaremos

considerablemente su rapidez y rendimiento pues generalmente los equipos actuales ya traen

128 Mb de RAM

Arquitecturas de la memoriaElementos que la componen Una memoria vista desde el exterior tiene la estructura mostrada en la figura 3-1 Paraefectuar una lectura se deposita en el bus de direcciones la direccioacuten de la palabra dememoria que se desea leer y entonces se activa la sentildeal de lectura (R) despueacutes de ciertotiempo (tiempo de latencia de la memoria) en el bus de datos apareceraacute el contenido de ladireccioacuten buscada Por otra parte para realizar una escritura se deposita en el bus de datosla informacioacuten que se desea escribir y en el bus de direcciones la direccioacuten donde deseamosescribirla entonces se activa la sentildeal de escritura (W) pasado el tiempo de latencia lamemoria escribiraacute la informacioacuten en la direccioacuten deseada Internamente la memoria tiene unregistro de direccioacuten (MAR memory address register) un registro buffer de memoria oregistro de datos (MB memory buffer o MDR memory data register) y un decodificadorcomo se ve en la figura 3-2 Esta forma de estructurar la memoria se llama organizacioacutenlineal o de una dimensioacuten En la figura cada liacutenea de palabra activa todas las ceacutelulas dememoria que corresponden a la misma palabra

Por otra parte en una memoria ROM programable por el usuario con organizacioacuten lineal lasuniones de los diodos correspondientes a lugares donde deba haber un 0 deben destruirseTambieacuten se pueden sustituir los diodos por transistores y entonces la ceacutelula de memoria tieneel esquema de la figura 3-3 en este caso la unioacuten que debe destruirse para grabar un 0 esla del emisor

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1114

En el caso de una memoria RAM estaacutetica con organizacioacuten lineal cada ceacutelula de memoriatoma la forma mostrada en la figura 3-4 En este esquema las primeras puertas AND soacutelo sonnecesarias en el una de las ceacutelulas de cada palabra Se debe comentar la necesidad de lapuerta de tres estados a la salida del biestable esta puerta se pone para evitar que se unanlas salidas de los circuitos de las ceacutelulas de diferentes palabras a traveacutes del hilo de bit Si esapuerta no se pusiera (o hubiera otro tipo de puerta en su lugar como una puerta AND) lainformacioacuten correspondiente a la palabra activa entrariacutea por los circuitos de salida de lasdemaacutes ceacutelulas lo que los dantildeariacuteaOrganizar 1a memoria de esta forma tiene el inconveniente de que la complejidad deldecodificador crece exponencialmente con el nuacutemero de entradas y en una memoria demucha capacidad la complejidad del decodificador la hace inviable Esto hace necesaria unaalternativa que simplifique los decodificadores Esta alternativa la constituye laorganizacioacuten en dos dimensiones en que los bits del registro de direccioacuten se dividen en dospartes y cada una de ellas va a un decodificador diferente En este caso las liacuteneasprocedentes de ambos decodificadores (X e Y) se cruzan formando un sistema de coordenadasen que cada punto de cruce corresponde a una palabra de memoria Dado que en cadadecodificador soacutelo se activa una liacutenea soacutelo se activaraacute la palabra correspondiente al puntode cruce de las dos liacuteneas activadas Faacutecilmente se puede comprender que los decodificadoresse simplifican mucho ya que cada uno tiene la mitad de entradas que en el caso anterior Hayque decir sin embargo que la ceacutelula de memoria se complica un poco porque hay que antildeadiruna puerta AND en cada palabra para determinar si coinciden las liacuteneas X e Y

La organizacioacuten de la memoria en dos dimensiones tambieacuten es uacutetil para las memoriasdinaacutemicas ya que el refresco de estas memorias se realiza por bloques y eacutestos puedencoincidir con una de las dimensiones (la que corresponda a los bits de direccioacuten de mayorpeso) En la praacutectica las memorias dinaacutemicas son maacutes lentas que las estaacuteticas y ademaacutes son delectura destructiva pero resultan maacutes baratas aunque necesiten circuitos de refresco si lamemoria no es de mucha capacidad

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1214

Agunas direcciones (hex) de puertos en el PC XTAT

Dispositivo Direccioacuten

Controlador DMAC1 primario 8237A 000-00F

Controlador de interrupciones PIC1 8259A 020-021

Temporizador programable PIT 8253 y 8254 040-043

Controlador perifeacutericos PPI 8255 (XT) 060-063

Controlador 8742 (AT) 060-064

Altavoz del sistema 061-061

CMOS RAM amp NMI Mask Reg (AT) 070-071

Registros de paacutegina DMA 081-08F

Controlador de interrupciones PIC2 (AT) 0A0-0A1

NMI Mask register (XT) 0A2-0AF

Controlador DMAC2 secundario (AT) 0C0-0DF

Clear Reset del coprocesador matemaacutetico 0F0-0F1

Coprocesador matemaacutetico 80287 0F8-0FF

Controlador de disco duro (AT) 1F0-1FF

Puerto de juegos 200-20F

Unidad de expansioacuten (XT) 210-21F

Ratoacuten (conectado al bus) 238-23B

Ratoacuten de bus alternativo 23C-23F

Puerto paralelo (LPT2) 278-27F

EGA (Enhanced Graphic Adapter) 2B0-2BF

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDACualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lohace a traveacutes de un puerto por esto se denominan tambieacuten puertos de ES (IO ports) Desde el punto de vista del software un puerto es una interfaz con ciertas caracteriacutesticasse trata por tanto de una abstraccioacuten (no nos referimos al enchufe con el que se conectafiacutesicamente un dispositivo al sistema) aunque desde el punto de vista del hardware estaabstraccioacuten se corresponde con un dispositivo fiacutesico capaz de intercambiar informacioacuten (ES)con el bus

Como los dispositivos ES tienen alguacuten tipo de conexioacuten con el bus externo deben tener unadireccioacuten (o conjunto de ellas) que los identifique Los hemos comparado con un teleacutefono undispositivo con el que se puede enviarrecibir informacioacuten mediante una direccioacuten Hablarde un puerto ES es casi siempre sinoacutenimo de una direccioacuten y es costumbre informaacuteticareferirse a estas direcciones en hexadecimal De modo que por ejemplo un puerto puede ser0x21 en un fuente o 21h en un texto informaacutetico

Direcciones de puertos

El modelo de direccionamiento del PC ha adoptado dos modelos seguacuten la naturaleza deldispositivo a conectar Direccionamiento dedicado para dispositivos de mediabajavelocidad Por ejemplo puertos serie y paralelo (impresora) teclado Etc ydireccionamiento mapeado en memoria para dispositivos raacutepidos (tiacutepicamente losadaptadores graacuteficos) En el apartado dedicado a ES se explican las diferencias entreambas modalidades Respecto a los dispositivos de direccionamiento dedicado desde la introduccioacuten del IBM-PCes costumbre que determinados dispositivos muy comunes se conecten mediante puertos dedirecciones determinadasEn la tabla adjunta se muestranalgunas de estas direccionestiacutepicas para dispositivos de ES[3] Las referencias a los chips serefieren a los utilizados en losprimeros PCs Actualmente hansido sustituidos por uno o dosintegrados (Chipset) que realizantodas las funcionesPuede observarse que para unmismo perifeacuterico se tienen variasdirecciones (un rango) La razoacutenes que estos dispositivos tienenvarios registros yo sonprogramables para lo quedisponen de registros especiales(cada registro de un Byte tieneuna direccioacuten y estas soncorrelativas) Por ejemplo elcontrolador de puerto serie de losprimeros PCs era un circuitointegrado 8250 de NationalSemiconductor que dispone de 8registros aunque los datos sereciben y transmiten por uno deellos el resto sirve paraprogramar y controlar elfuncionamiento del chip

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 914

de operaciones es la velocidad

httphtmlrincondelvagocomarquitectura-interna-de-la-cpuhtml

Elementos que la componen1 Unidad de control controla el funcionamiento de la CPU y por tanto de el

computador2 Unidad aritmeacutetico-loacutegica (ALU) encargada de llevar a cabo las funciones de

procesamiento de datos del computador3 Registros proporcionan almacenamiento interno a la CPU4 Interconexiones CPU Son mecanismos que proporcionan comunicacioacuten entre la

unidad de control la ALU y los registros

FuncionamientoFunciones que realizaLa Unidad central de proceso o CPU se puede definir como un circuito microscoacutepico queinterpreta y ejecuta instrucciones La CPU se ocupa del control y el proceso de datos en losordenadores Habitualmente la CPU es un microprocesador fabricado en un chip un uacutenicotrozo de silicio que contiene millones de componentes electroacutenicos El microprocesador de laCPU estaacute formado por una unidad aritmeacutetico-loacutegica que realiza caacutelculos y comparaciones ytoma decisiones loacutegicas (determina si una afirmacioacuten es cierta o falsa mediante las reglas delaacutelgebra de Boole) por una serie de registros donde se almacena informacioacuten temporalmentey por una unidad de control que interpreta y ejecuta las instrucciones Para aceptaroacuterdenes del usuario acceder a los datos y presentar los resultados la CPU se comunica atraveacutes de un conjunto de circuitos o conexiones llamado bus El bus conecta la CPU a losdispositivos de almacenamiento (por ejemplo un disco duro) los dispositivos de entrada (porejemplo un teclado o un mouse) y los dispositivos de salida (por ejemplo un monitor o unaimpresora)

MemoriaSe denomina memoria a los circuitos que permiten almacenar y recuperar la informacioacuten En unsentido maacutes amplio puede referirse tambieacuten a sistemas externos de almacenamiento como las

unidades de disco o de cinta Memoria de acceso aleatorio o RAM (Random Access Memory)es la memoria basada en semiconductores que puede ser leiacuteda y escrita por el microprocesador

u otros dispositivos de hardware El acceso a las posiciones de almacenamiento se puede

realizar en cualquier orden

Los chips de memoria son pequentildeos rectaacutengulos negros que suelen ir soldados en grupos a unas

plaquitas con pines o contactos La diferencia entre la RAM y otros tipos de memoria de

almacenamiento como los disquetes o los discos duros es que la RAM es muchiacutesimo maacutes

raacutepida y que se borra al apagar el ordenador no como eacutestos El interior de cada chip se puede imaginar como una matriz o tabla en la cual cada celda escapaz de almacenar un bit Por tanto un bit se puede localizar directamenteproporcionando una fila y una columna de la tabla En realidad la CPU identifica cada celdamediante un nuacutemero denominado direccioacuten de memoria A partir de una direccioacuten secalcula cuaacutel es la fila y columna correspondiente con lo que ya se puede acceder a la celdadeseada El acceso se realiza en dos pasos primero se comunica la fila y luego la columnaempleando los mismos terminales de conexioacuten Obviamente esta teacutecnica (denominadamultiplexado) permite emplear menos terminales de conexioacuten para acceder a la RAM lo queoptimiza la relacioacuten entre el tamantildeo del chip y la capacidad de almacenamientoRealmente la CPU no suele trabajar con bits independientes sino maacutes bien con agrupacionesde los mismos en forma de palabras binarias Esto hace que la RAM no se presente en un solochip sino maacutes bien en agrupaciones de los mismosHemos de tener muy en cuenta que esta memoria es la que mantiene los programas funcionando

y abiertos por lo que al ser Windows 9598 un sistema operativo multitarea estaremos a merced

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1014

de la cantidad de memoria RAM que tengamos dispuesta en el ordenador En la actualidad

hemos de disponer de la mayor cantidad posible de eacutesta ya que estamos supeditados al

funcionamiento maacutes raacutepido o maacutes lento de nuestras aplicaciones diarias La memoria RAM hace

unos antildeos era muy cara pero hoy en diacutea su precio ha bajado considerablemente

Cuando alguien se pregunta cuaacutenta memoria RAM necesitaraacute debe sopesar con queacute programas

va a trabajar normalmente Si uacutenicamente vamos a trabajar con aplicaciones de texto hojas de

caacutelculo y similares nos bastaraacute con unos 32 Mb de eacutesta (aunque esta cifra se ha quedado

bastante corta) pero si trabajamos con multimedia fotografiacutea viacutedeo o CAD por poner un

ejemplo hemos de contar con la maacutexima cantidad de memoria RAM en nuestro equipo (unos 128

Mb o maacutes) para que su funcionamiento sea oacuteptimo ya que estos programas son auteacutenticos

devoradores de memoria Hoy en diacutea no es recomendable tener menos de 64 Mb para el buen

funcionamiento tanto de Windows como de las aplicaciones normales ya que notaremos

considerablemente su rapidez y rendimiento pues generalmente los equipos actuales ya traen

128 Mb de RAM

Arquitecturas de la memoriaElementos que la componen Una memoria vista desde el exterior tiene la estructura mostrada en la figura 3-1 Paraefectuar una lectura se deposita en el bus de direcciones la direccioacuten de la palabra dememoria que se desea leer y entonces se activa la sentildeal de lectura (R) despueacutes de ciertotiempo (tiempo de latencia de la memoria) en el bus de datos apareceraacute el contenido de ladireccioacuten buscada Por otra parte para realizar una escritura se deposita en el bus de datosla informacioacuten que se desea escribir y en el bus de direcciones la direccioacuten donde deseamosescribirla entonces se activa la sentildeal de escritura (W) pasado el tiempo de latencia lamemoria escribiraacute la informacioacuten en la direccioacuten deseada Internamente la memoria tiene unregistro de direccioacuten (MAR memory address register) un registro buffer de memoria oregistro de datos (MB memory buffer o MDR memory data register) y un decodificadorcomo se ve en la figura 3-2 Esta forma de estructurar la memoria se llama organizacioacutenlineal o de una dimensioacuten En la figura cada liacutenea de palabra activa todas las ceacutelulas dememoria que corresponden a la misma palabra

Por otra parte en una memoria ROM programable por el usuario con organizacioacuten lineal lasuniones de los diodos correspondientes a lugares donde deba haber un 0 deben destruirseTambieacuten se pueden sustituir los diodos por transistores y entonces la ceacutelula de memoria tieneel esquema de la figura 3-3 en este caso la unioacuten que debe destruirse para grabar un 0 esla del emisor

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1114

En el caso de una memoria RAM estaacutetica con organizacioacuten lineal cada ceacutelula de memoriatoma la forma mostrada en la figura 3-4 En este esquema las primeras puertas AND soacutelo sonnecesarias en el una de las ceacutelulas de cada palabra Se debe comentar la necesidad de lapuerta de tres estados a la salida del biestable esta puerta se pone para evitar que se unanlas salidas de los circuitos de las ceacutelulas de diferentes palabras a traveacutes del hilo de bit Si esapuerta no se pusiera (o hubiera otro tipo de puerta en su lugar como una puerta AND) lainformacioacuten correspondiente a la palabra activa entrariacutea por los circuitos de salida de lasdemaacutes ceacutelulas lo que los dantildeariacuteaOrganizar 1a memoria de esta forma tiene el inconveniente de que la complejidad deldecodificador crece exponencialmente con el nuacutemero de entradas y en una memoria demucha capacidad la complejidad del decodificador la hace inviable Esto hace necesaria unaalternativa que simplifique los decodificadores Esta alternativa la constituye laorganizacioacuten en dos dimensiones en que los bits del registro de direccioacuten se dividen en dospartes y cada una de ellas va a un decodificador diferente En este caso las liacuteneasprocedentes de ambos decodificadores (X e Y) se cruzan formando un sistema de coordenadasen que cada punto de cruce corresponde a una palabra de memoria Dado que en cadadecodificador soacutelo se activa una liacutenea soacutelo se activaraacute la palabra correspondiente al puntode cruce de las dos liacuteneas activadas Faacutecilmente se puede comprender que los decodificadoresse simplifican mucho ya que cada uno tiene la mitad de entradas que en el caso anterior Hayque decir sin embargo que la ceacutelula de memoria se complica un poco porque hay que antildeadiruna puerta AND en cada palabra para determinar si coinciden las liacuteneas X e Y

La organizacioacuten de la memoria en dos dimensiones tambieacuten es uacutetil para las memoriasdinaacutemicas ya que el refresco de estas memorias se realiza por bloques y eacutestos puedencoincidir con una de las dimensiones (la que corresponda a los bits de direccioacuten de mayorpeso) En la praacutectica las memorias dinaacutemicas son maacutes lentas que las estaacuteticas y ademaacutes son delectura destructiva pero resultan maacutes baratas aunque necesiten circuitos de refresco si lamemoria no es de mucha capacidad

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1214

Agunas direcciones (hex) de puertos en el PC XTAT

Dispositivo Direccioacuten

Controlador DMAC1 primario 8237A 000-00F

Controlador de interrupciones PIC1 8259A 020-021

Temporizador programable PIT 8253 y 8254 040-043

Controlador perifeacutericos PPI 8255 (XT) 060-063

Controlador 8742 (AT) 060-064

Altavoz del sistema 061-061

CMOS RAM amp NMI Mask Reg (AT) 070-071

Registros de paacutegina DMA 081-08F

Controlador de interrupciones PIC2 (AT) 0A0-0A1

NMI Mask register (XT) 0A2-0AF

Controlador DMAC2 secundario (AT) 0C0-0DF

Clear Reset del coprocesador matemaacutetico 0F0-0F1

Coprocesador matemaacutetico 80287 0F8-0FF

Controlador de disco duro (AT) 1F0-1FF

Puerto de juegos 200-20F

Unidad de expansioacuten (XT) 210-21F

Ratoacuten (conectado al bus) 238-23B

Ratoacuten de bus alternativo 23C-23F

Puerto paralelo (LPT2) 278-27F

EGA (Enhanced Graphic Adapter) 2B0-2BF

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDACualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lohace a traveacutes de un puerto por esto se denominan tambieacuten puertos de ES (IO ports) Desde el punto de vista del software un puerto es una interfaz con ciertas caracteriacutesticasse trata por tanto de una abstraccioacuten (no nos referimos al enchufe con el que se conectafiacutesicamente un dispositivo al sistema) aunque desde el punto de vista del hardware estaabstraccioacuten se corresponde con un dispositivo fiacutesico capaz de intercambiar informacioacuten (ES)con el bus

Como los dispositivos ES tienen alguacuten tipo de conexioacuten con el bus externo deben tener unadireccioacuten (o conjunto de ellas) que los identifique Los hemos comparado con un teleacutefono undispositivo con el que se puede enviarrecibir informacioacuten mediante una direccioacuten Hablarde un puerto ES es casi siempre sinoacutenimo de una direccioacuten y es costumbre informaacuteticareferirse a estas direcciones en hexadecimal De modo que por ejemplo un puerto puede ser0x21 en un fuente o 21h en un texto informaacutetico

Direcciones de puertos

El modelo de direccionamiento del PC ha adoptado dos modelos seguacuten la naturaleza deldispositivo a conectar Direccionamiento dedicado para dispositivos de mediabajavelocidad Por ejemplo puertos serie y paralelo (impresora) teclado Etc ydireccionamiento mapeado en memoria para dispositivos raacutepidos (tiacutepicamente losadaptadores graacuteficos) En el apartado dedicado a ES se explican las diferencias entreambas modalidades Respecto a los dispositivos de direccionamiento dedicado desde la introduccioacuten del IBM-PCes costumbre que determinados dispositivos muy comunes se conecten mediante puertos dedirecciones determinadasEn la tabla adjunta se muestranalgunas de estas direccionestiacutepicas para dispositivos de ES[3] Las referencias a los chips serefieren a los utilizados en losprimeros PCs Actualmente hansido sustituidos por uno o dosintegrados (Chipset) que realizantodas las funcionesPuede observarse que para unmismo perifeacuterico se tienen variasdirecciones (un rango) La razoacutenes que estos dispositivos tienenvarios registros yo sonprogramables para lo quedisponen de registros especiales(cada registro de un Byte tieneuna direccioacuten y estas soncorrelativas) Por ejemplo elcontrolador de puerto serie de losprimeros PCs era un circuitointegrado 8250 de NationalSemiconductor que dispone de 8registros aunque los datos sereciben y transmiten por uno deellos el resto sirve paraprogramar y controlar elfuncionamiento del chip

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1014

de la cantidad de memoria RAM que tengamos dispuesta en el ordenador En la actualidad

hemos de disponer de la mayor cantidad posible de eacutesta ya que estamos supeditados al

funcionamiento maacutes raacutepido o maacutes lento de nuestras aplicaciones diarias La memoria RAM hace

unos antildeos era muy cara pero hoy en diacutea su precio ha bajado considerablemente

Cuando alguien se pregunta cuaacutenta memoria RAM necesitaraacute debe sopesar con queacute programas

va a trabajar normalmente Si uacutenicamente vamos a trabajar con aplicaciones de texto hojas de

caacutelculo y similares nos bastaraacute con unos 32 Mb de eacutesta (aunque esta cifra se ha quedado

bastante corta) pero si trabajamos con multimedia fotografiacutea viacutedeo o CAD por poner un

ejemplo hemos de contar con la maacutexima cantidad de memoria RAM en nuestro equipo (unos 128

Mb o maacutes) para que su funcionamiento sea oacuteptimo ya que estos programas son auteacutenticos

devoradores de memoria Hoy en diacutea no es recomendable tener menos de 64 Mb para el buen

funcionamiento tanto de Windows como de las aplicaciones normales ya que notaremos

considerablemente su rapidez y rendimiento pues generalmente los equipos actuales ya traen

128 Mb de RAM

Arquitecturas de la memoriaElementos que la componen Una memoria vista desde el exterior tiene la estructura mostrada en la figura 3-1 Paraefectuar una lectura se deposita en el bus de direcciones la direccioacuten de la palabra dememoria que se desea leer y entonces se activa la sentildeal de lectura (R) despueacutes de ciertotiempo (tiempo de latencia de la memoria) en el bus de datos apareceraacute el contenido de ladireccioacuten buscada Por otra parte para realizar una escritura se deposita en el bus de datosla informacioacuten que se desea escribir y en el bus de direcciones la direccioacuten donde deseamosescribirla entonces se activa la sentildeal de escritura (W) pasado el tiempo de latencia lamemoria escribiraacute la informacioacuten en la direccioacuten deseada Internamente la memoria tiene unregistro de direccioacuten (MAR memory address register) un registro buffer de memoria oregistro de datos (MB memory buffer o MDR memory data register) y un decodificadorcomo se ve en la figura 3-2 Esta forma de estructurar la memoria se llama organizacioacutenlineal o de una dimensioacuten En la figura cada liacutenea de palabra activa todas las ceacutelulas dememoria que corresponden a la misma palabra

Por otra parte en una memoria ROM programable por el usuario con organizacioacuten lineal lasuniones de los diodos correspondientes a lugares donde deba haber un 0 deben destruirseTambieacuten se pueden sustituir los diodos por transistores y entonces la ceacutelula de memoria tieneel esquema de la figura 3-3 en este caso la unioacuten que debe destruirse para grabar un 0 esla del emisor

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1114

En el caso de una memoria RAM estaacutetica con organizacioacuten lineal cada ceacutelula de memoriatoma la forma mostrada en la figura 3-4 En este esquema las primeras puertas AND soacutelo sonnecesarias en el una de las ceacutelulas de cada palabra Se debe comentar la necesidad de lapuerta de tres estados a la salida del biestable esta puerta se pone para evitar que se unanlas salidas de los circuitos de las ceacutelulas de diferentes palabras a traveacutes del hilo de bit Si esapuerta no se pusiera (o hubiera otro tipo de puerta en su lugar como una puerta AND) lainformacioacuten correspondiente a la palabra activa entrariacutea por los circuitos de salida de lasdemaacutes ceacutelulas lo que los dantildeariacuteaOrganizar 1a memoria de esta forma tiene el inconveniente de que la complejidad deldecodificador crece exponencialmente con el nuacutemero de entradas y en una memoria demucha capacidad la complejidad del decodificador la hace inviable Esto hace necesaria unaalternativa que simplifique los decodificadores Esta alternativa la constituye laorganizacioacuten en dos dimensiones en que los bits del registro de direccioacuten se dividen en dospartes y cada una de ellas va a un decodificador diferente En este caso las liacuteneasprocedentes de ambos decodificadores (X e Y) se cruzan formando un sistema de coordenadasen que cada punto de cruce corresponde a una palabra de memoria Dado que en cadadecodificador soacutelo se activa una liacutenea soacutelo se activaraacute la palabra correspondiente al puntode cruce de las dos liacuteneas activadas Faacutecilmente se puede comprender que los decodificadoresse simplifican mucho ya que cada uno tiene la mitad de entradas que en el caso anterior Hayque decir sin embargo que la ceacutelula de memoria se complica un poco porque hay que antildeadiruna puerta AND en cada palabra para determinar si coinciden las liacuteneas X e Y

La organizacioacuten de la memoria en dos dimensiones tambieacuten es uacutetil para las memoriasdinaacutemicas ya que el refresco de estas memorias se realiza por bloques y eacutestos puedencoincidir con una de las dimensiones (la que corresponda a los bits de direccioacuten de mayorpeso) En la praacutectica las memorias dinaacutemicas son maacutes lentas que las estaacuteticas y ademaacutes son delectura destructiva pero resultan maacutes baratas aunque necesiten circuitos de refresco si lamemoria no es de mucha capacidad

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1214

Agunas direcciones (hex) de puertos en el PC XTAT

Dispositivo Direccioacuten

Controlador DMAC1 primario 8237A 000-00F

Controlador de interrupciones PIC1 8259A 020-021

Temporizador programable PIT 8253 y 8254 040-043

Controlador perifeacutericos PPI 8255 (XT) 060-063

Controlador 8742 (AT) 060-064

Altavoz del sistema 061-061

CMOS RAM amp NMI Mask Reg (AT) 070-071

Registros de paacutegina DMA 081-08F

Controlador de interrupciones PIC2 (AT) 0A0-0A1

NMI Mask register (XT) 0A2-0AF

Controlador DMAC2 secundario (AT) 0C0-0DF

Clear Reset del coprocesador matemaacutetico 0F0-0F1

Coprocesador matemaacutetico 80287 0F8-0FF

Controlador de disco duro (AT) 1F0-1FF

Puerto de juegos 200-20F

Unidad de expansioacuten (XT) 210-21F

Ratoacuten (conectado al bus) 238-23B

Ratoacuten de bus alternativo 23C-23F

Puerto paralelo (LPT2) 278-27F

EGA (Enhanced Graphic Adapter) 2B0-2BF

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDACualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lohace a traveacutes de un puerto por esto se denominan tambieacuten puertos de ES (IO ports) Desde el punto de vista del software un puerto es una interfaz con ciertas caracteriacutesticasse trata por tanto de una abstraccioacuten (no nos referimos al enchufe con el que se conectafiacutesicamente un dispositivo al sistema) aunque desde el punto de vista del hardware estaabstraccioacuten se corresponde con un dispositivo fiacutesico capaz de intercambiar informacioacuten (ES)con el bus

Como los dispositivos ES tienen alguacuten tipo de conexioacuten con el bus externo deben tener unadireccioacuten (o conjunto de ellas) que los identifique Los hemos comparado con un teleacutefono undispositivo con el que se puede enviarrecibir informacioacuten mediante una direccioacuten Hablarde un puerto ES es casi siempre sinoacutenimo de una direccioacuten y es costumbre informaacuteticareferirse a estas direcciones en hexadecimal De modo que por ejemplo un puerto puede ser0x21 en un fuente o 21h en un texto informaacutetico

Direcciones de puertos

El modelo de direccionamiento del PC ha adoptado dos modelos seguacuten la naturaleza deldispositivo a conectar Direccionamiento dedicado para dispositivos de mediabajavelocidad Por ejemplo puertos serie y paralelo (impresora) teclado Etc ydireccionamiento mapeado en memoria para dispositivos raacutepidos (tiacutepicamente losadaptadores graacuteficos) En el apartado dedicado a ES se explican las diferencias entreambas modalidades Respecto a los dispositivos de direccionamiento dedicado desde la introduccioacuten del IBM-PCes costumbre que determinados dispositivos muy comunes se conecten mediante puertos dedirecciones determinadasEn la tabla adjunta se muestranalgunas de estas direccionestiacutepicas para dispositivos de ES[3] Las referencias a los chips serefieren a los utilizados en losprimeros PCs Actualmente hansido sustituidos por uno o dosintegrados (Chipset) que realizantodas las funcionesPuede observarse que para unmismo perifeacuterico se tienen variasdirecciones (un rango) La razoacutenes que estos dispositivos tienenvarios registros yo sonprogramables para lo quedisponen de registros especiales(cada registro de un Byte tieneuna direccioacuten y estas soncorrelativas) Por ejemplo elcontrolador de puerto serie de losprimeros PCs era un circuitointegrado 8250 de NationalSemiconductor que dispone de 8registros aunque los datos sereciben y transmiten por uno deellos el resto sirve paraprogramar y controlar elfuncionamiento del chip

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1114

En el caso de una memoria RAM estaacutetica con organizacioacuten lineal cada ceacutelula de memoriatoma la forma mostrada en la figura 3-4 En este esquema las primeras puertas AND soacutelo sonnecesarias en el una de las ceacutelulas de cada palabra Se debe comentar la necesidad de lapuerta de tres estados a la salida del biestable esta puerta se pone para evitar que se unanlas salidas de los circuitos de las ceacutelulas de diferentes palabras a traveacutes del hilo de bit Si esapuerta no se pusiera (o hubiera otro tipo de puerta en su lugar como una puerta AND) lainformacioacuten correspondiente a la palabra activa entrariacutea por los circuitos de salida de lasdemaacutes ceacutelulas lo que los dantildeariacuteaOrganizar 1a memoria de esta forma tiene el inconveniente de que la complejidad deldecodificador crece exponencialmente con el nuacutemero de entradas y en una memoria demucha capacidad la complejidad del decodificador la hace inviable Esto hace necesaria unaalternativa que simplifique los decodificadores Esta alternativa la constituye laorganizacioacuten en dos dimensiones en que los bits del registro de direccioacuten se dividen en dospartes y cada una de ellas va a un decodificador diferente En este caso las liacuteneasprocedentes de ambos decodificadores (X e Y) se cruzan formando un sistema de coordenadasen que cada punto de cruce corresponde a una palabra de memoria Dado que en cadadecodificador soacutelo se activa una liacutenea soacutelo se activaraacute la palabra correspondiente al puntode cruce de las dos liacuteneas activadas Faacutecilmente se puede comprender que los decodificadoresse simplifican mucho ya que cada uno tiene la mitad de entradas que en el caso anterior Hayque decir sin embargo que la ceacutelula de memoria se complica un poco porque hay que antildeadiruna puerta AND en cada palabra para determinar si coinciden las liacuteneas X e Y

La organizacioacuten de la memoria en dos dimensiones tambieacuten es uacutetil para las memoriasdinaacutemicas ya que el refresco de estas memorias se realiza por bloques y eacutestos puedencoincidir con una de las dimensiones (la que corresponda a los bits de direccioacuten de mayorpeso) En la praacutectica las memorias dinaacutemicas son maacutes lentas que las estaacuteticas y ademaacutes son delectura destructiva pero resultan maacutes baratas aunque necesiten circuitos de refresco si lamemoria no es de mucha capacidad

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1214

Agunas direcciones (hex) de puertos en el PC XTAT

Dispositivo Direccioacuten

Controlador DMAC1 primario 8237A 000-00F

Controlador de interrupciones PIC1 8259A 020-021

Temporizador programable PIT 8253 y 8254 040-043

Controlador perifeacutericos PPI 8255 (XT) 060-063

Controlador 8742 (AT) 060-064

Altavoz del sistema 061-061

CMOS RAM amp NMI Mask Reg (AT) 070-071

Registros de paacutegina DMA 081-08F

Controlador de interrupciones PIC2 (AT) 0A0-0A1

NMI Mask register (XT) 0A2-0AF

Controlador DMAC2 secundario (AT) 0C0-0DF

Clear Reset del coprocesador matemaacutetico 0F0-0F1

Coprocesador matemaacutetico 80287 0F8-0FF

Controlador de disco duro (AT) 1F0-1FF

Puerto de juegos 200-20F

Unidad de expansioacuten (XT) 210-21F

Ratoacuten (conectado al bus) 238-23B

Ratoacuten de bus alternativo 23C-23F

Puerto paralelo (LPT2) 278-27F

EGA (Enhanced Graphic Adapter) 2B0-2BF

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDACualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lohace a traveacutes de un puerto por esto se denominan tambieacuten puertos de ES (IO ports) Desde el punto de vista del software un puerto es una interfaz con ciertas caracteriacutesticasse trata por tanto de una abstraccioacuten (no nos referimos al enchufe con el que se conectafiacutesicamente un dispositivo al sistema) aunque desde el punto de vista del hardware estaabstraccioacuten se corresponde con un dispositivo fiacutesico capaz de intercambiar informacioacuten (ES)con el bus

Como los dispositivos ES tienen alguacuten tipo de conexioacuten con el bus externo deben tener unadireccioacuten (o conjunto de ellas) que los identifique Los hemos comparado con un teleacutefono undispositivo con el que se puede enviarrecibir informacioacuten mediante una direccioacuten Hablarde un puerto ES es casi siempre sinoacutenimo de una direccioacuten y es costumbre informaacuteticareferirse a estas direcciones en hexadecimal De modo que por ejemplo un puerto puede ser0x21 en un fuente o 21h en un texto informaacutetico

Direcciones de puertos

El modelo de direccionamiento del PC ha adoptado dos modelos seguacuten la naturaleza deldispositivo a conectar Direccionamiento dedicado para dispositivos de mediabajavelocidad Por ejemplo puertos serie y paralelo (impresora) teclado Etc ydireccionamiento mapeado en memoria para dispositivos raacutepidos (tiacutepicamente losadaptadores graacuteficos) En el apartado dedicado a ES se explican las diferencias entreambas modalidades Respecto a los dispositivos de direccionamiento dedicado desde la introduccioacuten del IBM-PCes costumbre que determinados dispositivos muy comunes se conecten mediante puertos dedirecciones determinadasEn la tabla adjunta se muestranalgunas de estas direccionestiacutepicas para dispositivos de ES[3] Las referencias a los chips serefieren a los utilizados en losprimeros PCs Actualmente hansido sustituidos por uno o dosintegrados (Chipset) que realizantodas las funcionesPuede observarse que para unmismo perifeacuterico se tienen variasdirecciones (un rango) La razoacutenes que estos dispositivos tienenvarios registros yo sonprogramables para lo quedisponen de registros especiales(cada registro de un Byte tieneuna direccioacuten y estas soncorrelativas) Por ejemplo elcontrolador de puerto serie de losprimeros PCs era un circuitointegrado 8250 de NationalSemiconductor que dispone de 8registros aunque los datos sereciben y transmiten por uno deellos el resto sirve paraprogramar y controlar elfuncionamiento del chip

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1214

Agunas direcciones (hex) de puertos en el PC XTAT

Dispositivo Direccioacuten

Controlador DMAC1 primario 8237A 000-00F

Controlador de interrupciones PIC1 8259A 020-021

Temporizador programable PIT 8253 y 8254 040-043

Controlador perifeacutericos PPI 8255 (XT) 060-063

Controlador 8742 (AT) 060-064

Altavoz del sistema 061-061

CMOS RAM amp NMI Mask Reg (AT) 070-071

Registros de paacutegina DMA 081-08F

Controlador de interrupciones PIC2 (AT) 0A0-0A1

NMI Mask register (XT) 0A2-0AF

Controlador DMAC2 secundario (AT) 0C0-0DF

Clear Reset del coprocesador matemaacutetico 0F0-0F1

Coprocesador matemaacutetico 80287 0F8-0FF

Controlador de disco duro (AT) 1F0-1FF

Puerto de juegos 200-20F

Unidad de expansioacuten (XT) 210-21F

Ratoacuten (conectado al bus) 238-23B

Ratoacuten de bus alternativo 23C-23F

Puerto paralelo (LPT2) 278-27F

EGA (Enhanced Graphic Adapter) 2B0-2BF

DISPOSITIVOS DE ENTRADA Y SALIDACualquier dispositivo (distinto de la memoria RAM) que intercambie datos con el sistema lohace a traveacutes de un puerto por esto se denominan tambieacuten puertos de ES (IO ports) Desde el punto de vista del software un puerto es una interfaz con ciertas caracteriacutesticasse trata por tanto de una abstraccioacuten (no nos referimos al enchufe con el que se conectafiacutesicamente un dispositivo al sistema) aunque desde el punto de vista del hardware estaabstraccioacuten se corresponde con un dispositivo fiacutesico capaz de intercambiar informacioacuten (ES)con el bus

Como los dispositivos ES tienen alguacuten tipo de conexioacuten con el bus externo deben tener unadireccioacuten (o conjunto de ellas) que los identifique Los hemos comparado con un teleacutefono undispositivo con el que se puede enviarrecibir informacioacuten mediante una direccioacuten Hablarde un puerto ES es casi siempre sinoacutenimo de una direccioacuten y es costumbre informaacuteticareferirse a estas direcciones en hexadecimal De modo que por ejemplo un puerto puede ser0x21 en un fuente o 21h en un texto informaacutetico

Direcciones de puertos

El modelo de direccionamiento del PC ha adoptado dos modelos seguacuten la naturaleza deldispositivo a conectar Direccionamiento dedicado para dispositivos de mediabajavelocidad Por ejemplo puertos serie y paralelo (impresora) teclado Etc ydireccionamiento mapeado en memoria para dispositivos raacutepidos (tiacutepicamente losadaptadores graacuteficos) En el apartado dedicado a ES se explican las diferencias entreambas modalidades Respecto a los dispositivos de direccionamiento dedicado desde la introduccioacuten del IBM-PCes costumbre que determinados dispositivos muy comunes se conecten mediante puertos dedirecciones determinadasEn la tabla adjunta se muestranalgunas de estas direccionestiacutepicas para dispositivos de ES[3] Las referencias a los chips serefieren a los utilizados en losprimeros PCs Actualmente hansido sustituidos por uno o dosintegrados (Chipset) que realizantodas las funcionesPuede observarse que para unmismo perifeacuterico se tienen variasdirecciones (un rango) La razoacutenes que estos dispositivos tienenvarios registros yo sonprogramables para lo quedisponen de registros especiales(cada registro de un Byte tieneuna direccioacuten y estas soncorrelativas) Por ejemplo elcontrolador de puerto serie de losprimeros PCs era un circuitointegrado 8250 de NationalSemiconductor que dispone de 8registros aunque los datos sereciben y transmiten por uno deellos el resto sirve paraprogramar y controlar elfuncionamiento del chip

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1314

Entrada maacutes reciente Paacutegina principal

Suscribirse a Enviar comentarios (Atom)

EGA 2C0-2CF

EGA 2D0-2DF

GPIB Adaptador 0 (AT) 2E0-2E7

Puerto serie 8250 (COM4) 2E8-2EF

Puerto serie 8250 (COM2) 2F8-2FF

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 300-30F

Tarjetas especiacuteficas (prototipos) 310-31F

Controlador disco duro (XT) 320-32F

Tarjeta de red 360-363

Tarjeta de red 368-36B

Puerto paralelo (LPT1) 378-37F

SDLC Puerto 2 [1] 380-38F

SDLC Puerto 1 3A0-3AF

MDA (Monochrome Display Adapter) 3B0-3BB

Puerto paralelo (LPT3) 3BC-3BF

EGA 3C0-3CF

CGA 3D0-3DF

Puerto serie 8250 (COM3) 3E8-3EF

Controlador de disquete 3F0-3F7

Puerto serie 8250 (COM1) 3F8-3FF

Publicado por Rubi Beltran en 922

Etiquetas 1 UNIDAD Modelo de arquitecturas de coacutemputo

+1 Recomendar esto en Google

Salir

Avisarme

Introduce tu comentario

Comentar como Unknown (Google)

Publicar Vista previa

No hay comentarios

Publicar un comentario en la entrada

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger

792015 Arquitectura de Computadoras

httparquitecturadecomputadorasunidadesblogspotmx2013051-unidad-de-arquitecturas-de-computohtml 1414

Plantilla Ethereal Imaacutegenes de plantillas de moorsky Con la tecnologiacutea de Blogger