Your SlideShare is downloading. ×
0
<ul><li>EL COMPUTADOR </li></ul>
EL COMPUTADOR <ul><li>El Pasado </li></ul><ul><li>El Presente  </li></ul><ul><li>Estructura Básica </li></ul><ul><li>Rendi...
<ul><li>El Pasado </li></ul>EL COMPUTADOR
El Pasado El Computador Los precursores Ábaco Máquina de Leibniz Máquina analítica Pascalina
El Computador ENIAC 1946 El Pasado
El Computador ENIAC 1946 El Pasado
El Computador ESPAÑA 1954 El Pasado
El Computador Esta foto es  falsa  pero refleja las ideas de la época. Supuesta predicción hecha en 1954 sobre el aspecto ...
El Computador “ Where a calculator on the ENIAC is equipped with 18,000 vaccuum tubes and weighs 30 tons, computers in the...
El Computador Es evidente que la previsión no fue muy acertada… ¿Por qué se alejaron tanto de la realidad? Principalmente ...
El Computador ENIAC en un chip 1997 El Pasado Tecnología de 500 nm 7,44 mm 5,29 mm
El Computador El Pasado El grado de integración ha ido en aumento: ENIAC en un chip 1997 Tecnología de 500 nm Intel Core i...
Cabello humano 100 µm Pero . . . ¿de qué tamaños estamos hablando? El Computador El Pasado Tecnología de 8 µm (1971)
El Computador El Pasado Bacteria Escherichia Coli 1 µm x 3 µm Pero . . . ¿de qué tamaños estamos hablando? Tecnología de 5...
El Computador Intel 4004 1971 El Pasado
El Computador Intel 4004 El Pasado
El Computador Intel 4004 El Pasado
El Computador Intel 4004 El Pasado
El Computador Intel 4004 Generador de 8 fases de reloj   Decodificación de instrucciones   ALU Registros índice   Pila y c...
<ul><li>El Presente </li></ul>EL COMPUTADOR
El Computador Intel Core i7 2008 El Presente
El Computador Intel Core i7 2008 El Presente
El Computador Intel Core i7 2008 El Presente Núcleos Caché L3 común
El Computador Núcleos Caché L3 común Intel Core i7 2008 El Presente
El Computador Núcleos Caché L3 común Intel Core i7 2008 El Presente Unidades de Ejecución   Caché L1 de datos Caché L2 Pla...
El Computador Intel Core i7 2008 El Presente Núcleos Caché L3 común
El Computador POWER 7 (IBM 2010) El Presente Ceramic module
El Computador El Presente POWER 7 (IBM 2010) <ul><li>45 nm </li></ul><ul><li>1200 millones de transistores </li></ul><ul><...
El Computador El Presente POWER 7 (IBM 2010) National Center for Supercomputing Applications University of Illinois at Urb...
El Computador CELL (Sony-Toshiba-IBM) El Presente
El Computador CELL (Sony-Toshiba-IBM) El Presente
El Computador CELL (Sony-Toshiba-IBM) El Presente
El Computador CELL (Sony-Toshiba-IBM) El Presente
<ul><li>Estructura Básica </li></ul>EL COMPUTADOR
El Computador Niveles de máquina Lenguaje ensamblador Sistema operativo Máquina convencional Lenguajes de alto nivel Es lo...
El Computador Soporte de los niveles Interpretación Programa fuente Nivel 2 Intérprete Nivel 1 Estructura Básica
El Computador Soporte de los niveles Traducción Programa fuente Nivel  2 Traductor Nivel  1 Programa objeto Estructura Bás...
El Computador Soporte de los niveles Traducción Estructura Básica Programa fuente Nivel 2 Traductor Nivel 1 Programa objet...
El Computador Arquitecturas CISC (Complex Instruction Set Computer) Con la microprogramación era muy fácil implementar ins...
El Computador Arquitecturas CISC (Complex Instruction Set Computer) <ul><li>Características de las instrucciones: </li></u...
El Computador Arquitecturas RISC (Reduced Instruction Set Computer) <ul><li>Ventajas de tener instrucciones sencillas: </l...
El Computador Arquitecturas RISC (Reduced Instruction Set Computer) <ul><li>Características de las instrucciones: </li></u...
El Computador Taxonomía de Flynn Estructura Básica SISD Flujo de instrucciones Simple Múltiple SIMD MISD MIMD Flujo de dat...
El Computador Arquitectura de Von Newman Estructura Básica CPU MEMORIA E/S
El Computador Chipset típico CPU Puente Norte (MCH) Puente Sur (ICH) Tarjeta Gráfica Memoria Principal Ratón Teclado Disco...
El Computador Chipset para Intel Core i7  Estructura Básica
Placa base de Intel Core i7  X58 ICH10 CPU El Computador Estructura Básica
Placa base de Intel Core i7  El Computador CPU ICH10 X58 Estructura Básica
<ul><li>Rendimiento </li></ul>EL COMPUTADOR
El Computador : move r1,r2 add r3,r4 move r1,r5 : Programa  Tiempo de ejecución Rendimiento Rendimiento = 1 Tiempo de ejec...
El Computador Si Tiempo de ejecución de A  <  Tiempo de ejecución de B diremos que A es n veces más rápido que B, siendo… ...
Ecuación de rendimiento del procesador El Computador C iclos  P or  I nstrucción I  : Instrucciones ejecutadas T : Periodo...
Permite calcular la ganancia en el rendimiento que obtendríamos al mejorar una parte del computador. Establece que la gana...
El Computador Nos indica el aumento de rendimiento o mejora del tiempo de ejecución tras haber introducido la mejora. Acel...
El Computador Indica cuantas veces es más rápida la parte mejorada respecto a la versión sin la mejora. Indica la parte de...
El Computador El nuevo tiempo de ejecución se puede calcular como: Con lo que la aceleración tras la mejora será: Rendimie...
Medición del rendimiento ¿Cómo medir el comportamiento de los computadores? <ul><li>Información del S.O. </li></ul><ul><li...
SPEC Standard Performance Evaluation Corporation <ul><li>Consiste en un conjunto de programas que se pasan en la máquina a...
El Computador Ejemplo de SPEC Rendimiento
El Computador Rendimiento
El Computador Rendimiento
El Computador Rendimiento
El Computador Rendimiento
El Computador Rendimiento
El Computador Rendimiento
El Computador Rendimiento
El Computador Rendimiento
El Computador El resto son indicaciones sobre las opciones de compilación usadas, flag de optimización, etc … Rendimiento
<ul><li>Disipación de Potencia </li></ul>EL COMPUTADOR
Disipación de Potencia El Computador La disipación de calor es uno de los grandes problemas en el diseño de los procesador...
El Computador <ul><li>El intercambio de calor con el aire exterior se realiza a través de la superficie del chip. </li></u...
El Computador El aumento de la superficie de disipación se obtiene acoplando estructuras de materiales que conduzcan fácil...
El Computador La rápida renovación del aire se logra acoplando ventiladores a las estructuras de disipación. Disipación de...
El Computador En casos extremos se utilizan métodos más sofisticados: Disipación de Potencia Refrigeración por agua Célula...
El Computador Disipación de Potencia Potencia total disipada Potencia dinámica + Potencia de cortocircuito Potencia estáti...
El Computador Se produce por la conmutación de los transistores.  P d  = A x C x V   2  x F A : Coeficiente de actividad C...
El Computador Es debida a la corriente que fluye durante un tiempo t entre la alimentación y la tierra cuando las puertas ...
El Computador Es provocada por la corriente de pérdida que fluye por el transistor aunque éste no funcione. P e  = V x I e...
El Computador <ul><li>Para disminuir el consumo de potencia se puede: </li></ul><ul><ul><li>Disminuir la tensión de alimen...
Upcoming SlideShare
Loading in...5
×

EL COMPUTADOR

76

Published on

PRESENTACION DEL COMPUTADOR.

Published in: Education
0 Comments
0 Likes
Statistics
Notes
  • Be the first to comment

  • Be the first to like this

No Downloads
Views
Total Views
76
On Slideshare
0
From Embeds
0
Number of Embeds
0
Actions
Shares
0
Downloads
0
Comments
0
Likes
0
Embeds 0
No embeds

No notes for slide

Transcript of "EL COMPUTADOR"

  1. 1. <ul><li>EL COMPUTADOR </li></ul>
  2. 2. EL COMPUTADOR <ul><li>El Pasado </li></ul><ul><li>El Presente </li></ul><ul><li>Estructura Básica </li></ul><ul><li>Rendimiento </li></ul><ul><li>Disipación de Potencia </li></ul>
  3. 3. <ul><li>El Pasado </li></ul>EL COMPUTADOR
  4. 4. El Pasado El Computador Los precursores Ábaco Máquina de Leibniz Máquina analítica Pascalina
  5. 5. El Computador ENIAC 1946 El Pasado
  6. 6. El Computador ENIAC 1946 El Pasado
  7. 7. El Computador ESPAÑA 1954 El Pasado
  8. 8. El Computador Esta foto es falsa pero refleja las ideas de la época. Supuesta predicción hecha en 1954 sobre el aspecto de un computador personal en 2004 El Pasado
  9. 9. El Computador “ Where a calculator on the ENIAC is equipped with 18,000 vaccuum tubes and weighs 30 tons, computers in the future may have only 1,000 vaccuum tubes and perhaps weigh 1.5 tons.” Popular Mechanics, March 1949 “ Mientras que el ENIAC está equipado con 18.000 válvulas de vacío y pesa 30 toneladas, los computadores del futuro pueden tener sólo 1.000 válvulas de vacío y quizás pesen 1.5 toneladas” El Pasado
  10. 10. El Computador Es evidente que la previsión no fue muy acertada… ¿Por qué se alejaron tanto de la realidad? Principalmente por la revolución tecnológica que supusieron el transistor y la integración de circuitos a gran escala. El Pasado
  11. 11. El Computador ENIAC en un chip 1997 El Pasado Tecnología de 500 nm 7,44 mm 5,29 mm
  12. 12. El Computador El Pasado El grado de integración ha ido en aumento: ENIAC en un chip 1997 Tecnología de 500 nm Intel Core i7 2008 Tecnología de 45 nm Tecnología de 8 µ m = 8000 nm Intel 4004 1971
  13. 13. Cabello humano 100 µm Pero . . . ¿de qué tamaños estamos hablando? El Computador El Pasado Tecnología de 8 µm (1971)
  14. 14. El Computador El Pasado Bacteria Escherichia Coli 1 µm x 3 µm Pero . . . ¿de qué tamaños estamos hablando? Tecnología de 500 nm (1997) Tecnología de 8 µm (1971) . . . y sigue aumentando el grado de integración. Virus HIV 100 nm Tecnología de 45 nm (2008)
  15. 15. El Computador Intel 4004 1971 El Pasado
  16. 16. El Computador Intel 4004 El Pasado
  17. 17. El Computador Intel 4004 El Pasado
  18. 18. El Computador Intel 4004 El Pasado
  19. 19. El Computador Intel 4004 Generador de 8 fases de reloj Decodificación de instrucciones ALU Registros índice Pila y contador de programa El Pasado
  20. 20. <ul><li>El Presente </li></ul>EL COMPUTADOR
  21. 21. El Computador Intel Core i7 2008 El Presente
  22. 22. El Computador Intel Core i7 2008 El Presente
  23. 23. El Computador Intel Core i7 2008 El Presente Núcleos Caché L3 común
  24. 24. El Computador Núcleos Caché L3 común Intel Core i7 2008 El Presente
  25. 25. El Computador Núcleos Caché L3 común Intel Core i7 2008 El Presente Unidades de Ejecución Caché L1 de datos Caché L2 Planificador de ejecución fuera de orden Decodificación Caché L1 de instrucciones Predicción de salto
  26. 26. El Computador Intel Core i7 2008 El Presente Núcleos Caché L3 común
  27. 27. El Computador POWER 7 (IBM 2010) El Presente Ceramic module
  28. 28. El Computador El Presente POWER 7 (IBM 2010) <ul><li>45 nm </li></ul><ul><li>1200 millones de transistores </li></ul><ul><li>4,6 y 8 núcleos </li></ul><ul><li>Por núcleo: </li></ul><ul><ul><li>4 hilos de ejecución por núcleo </li></ul></ul><ul><ul><li>L1 32K (instrucciones) + 32K (Datos) </li></ul></ul><ul><ul><li>L2 256K </li></ul></ul><ul><ul><li>L3 4M (máximo 32 MB) </li></ul></ul><ul><li>Potencia Teórica de cálculo para 8 núcleos y reloj a 4 Ghz </li></ul><ul><ul><li>Por núcleo 33,12 GFLOPS </li></ul></ul><ul><ul><li>Por procesador 264,96 GFLOPS </li></ul></ul>
  29. 29. El Computador El Presente POWER 7 (IBM 2010) National Center for Supercomputing Applications University of Illinois at Urbana-Champaign Completed in 2011 http :// www.ncsa.illinois.edu / BlueWaters / <ul><li>300.000 núcleos POWER 7 </li></ul><ul><li>L3 caché 32MB </li></ul><ul><li>Reloj a 4.0 GHz </li></ul><ul><li>Memoria principal 1 petabyte (10 15 ) </li></ul><ul><li>Disco más de10 petabytes </li></ul><ul><li>Conexión a Internet 400 Gbit/s </li></ul><ul><li>10 PETAFLOPS </li></ul>Aplicaciones <ul><li>Biología </li></ul><ul><li>Evolución del cosmos </li></ul><ul><li>Investigación en nuevos materiales </li></ul><ul><li>Fenómenos climatológicos </li></ul>
  30. 30. El Computador CELL (Sony-Toshiba-IBM) El Presente
  31. 31. El Computador CELL (Sony-Toshiba-IBM) El Presente
  32. 32. El Computador CELL (Sony-Toshiba-IBM) El Presente
  33. 33. El Computador CELL (Sony-Toshiba-IBM) El Presente
  34. 34. <ul><li>Estructura Básica </li></ul>EL COMPUTADOR
  35. 35. El Computador Niveles de máquina Lenguaje ensamblador Sistema operativo Máquina convencional Lenguajes de alto nivel Es lo que define la “arquitectura” Estructura Básica
  36. 36. El Computador Soporte de los niveles Interpretación Programa fuente Nivel 2 Intérprete Nivel 1 Estructura Básica
  37. 37. El Computador Soporte de los niveles Traducción Programa fuente Nivel 2 Traductor Nivel 1 Programa objeto Estructura Básica
  38. 38. El Computador Soporte de los niveles Traducción Estructura Básica Programa fuente Nivel 2 Traductor Nivel 1 Programa objeto Traductor Ensamblador: 1 instrucción fuente  1 instrucción objeto Compilador: 1 instrucción fuente  varias instrucciones objeto
  39. 39. El Computador Arquitecturas CISC (Complex Instruction Set Computer) Con la microprogramación era muy fácil implementar instrucciones complejas <ul><li>Ventajas de tener instrucciones muy potentes: </li></ul><ul><ul><li>Los programas ocupan menos (La memoria era muy cara) </li></ul></ul><ul><ul><li>Hay menos accesos a memoria (La memoria era muy lenta) </li></ul></ul><ul><ul><li>Puede facilitar la construcción compiladores </li></ul></ul>Estructura Básica Máquina convencional Máquina convencional Microprograma
  40. 40. El Computador Arquitecturas CISC (Complex Instruction Set Computer) <ul><li>Características de las instrucciones: </li></ul><ul><ul><li>Número elevado </li></ul></ul><ul><ul><li>Muchos modos de direccionamiento </li></ul></ul><ul><ul><li>Longitud variable </li></ul></ul><ul><ul><li>Formato irregular </li></ul></ul><ul><ul><li>Muchas instrucciones operan con la memoria </li></ul></ul>Estructura Básica Máquina convencional
  41. 41. El Computador Arquitecturas RISC (Reduced Instruction Set Computer) <ul><li>Ventajas de tener instrucciones sencillas: </li></ul><ul><ul><li>Se ejecutan más rápido </li></ul></ul><ul><ul><li>Acceso a memoria más rápido </li></ul></ul><ul><ul><li>Procesadores más simples, lo que permite mejorarlos </li></ul></ul>Estructura Básica Máquina convencional
  42. 42. El Computador Arquitecturas RISC (Reduced Instruction Set Computer) <ul><li>Características de las instrucciones: </li></ul><ul><ul><li>Número más reducido </li></ul></ul><ul><ul><li>Menos modos de direccionamiento </li></ul></ul><ul><ul><li>Longitud fija (Optimiza la extracción) </li></ul></ul><ul><ul><li>Formato regular (Optimiza la decodificación) </li></ul></ul><ul><ul><li>Filosofía Load / Store </li></ul></ul><ul><ul><li>Memoria separada </li></ul></ul><ul><ul><li>Cauce segmentado </li></ul></ul>Estructura Básica Máquina convencional
  43. 43. El Computador Taxonomía de Flynn Estructura Básica SISD Flujo de instrucciones Simple Múltiple SIMD MISD MIMD Flujo de datos Múltiple Simple
  44. 44. El Computador Arquitectura de Von Newman Estructura Básica CPU MEMORIA E/S
  45. 45. El Computador Chipset típico CPU Puente Norte (MCH) Puente Sur (ICH) Tarjeta Gráfica Memoria Principal Ratón Teclado Disco USB FSB Estructura Básica
  46. 46. El Computador Chipset para Intel Core i7 Estructura Básica
  47. 47. Placa base de Intel Core i7 X58 ICH10 CPU El Computador Estructura Básica
  48. 48. Placa base de Intel Core i7 El Computador CPU ICH10 X58 Estructura Básica
  49. 49. <ul><li>Rendimiento </li></ul>EL COMPUTADOR
  50. 50. El Computador : move r1,r2 add r3,r4 move r1,r5 : Programa Tiempo de ejecución Rendimiento Rendimiento = 1 Tiempo de ejecución
  51. 51. El Computador Si Tiempo de ejecución de A < Tiempo de ejecución de B diremos que A es n veces más rápido que B, siendo… Rendimiento : move r1,r2 add r3,r4 move r1,r5 : Programa A : xor r4,r1 move r4,r5 sub r1,r2 : Programa B n = Tiempo de ejecución de B Tiempo de ejecución de A Rendimiento de A Rendimiento de B =
  52. 52. Ecuación de rendimiento del procesador El Computador C iclos P or I nstrucción I : Instrucciones ejecutadas T : Periodo del reloj F : Frecuencia del reloj Rendimiento CPI = Ciclos de reloj para el programa Número de instrucciones ejecutadas : move r1,r2 add r3,r4 move r1,r5 : Programa T ej. = I x CPI x T = I x CPI F
  53. 53. Permite calcular la ganancia en el rendimiento que obtendríamos al mejorar una parte del computador. Establece que la ganancia está limitada por la fracción de tiempo en la que puede ser utilizada la mejora. Seguidamente vamos a definir algunos conceptos a partir de los cuales definiremos la ley. El Computador Ley de Amdhal Rendimiento
  54. 54. El Computador Nos indica el aumento de rendimiento o mejora del tiempo de ejecución tras haber introducido la mejora. Aceleración (speedup) Rendimiento S = Rendimiento con la mejora Rendimiento sin la mejora S = Tiempo de ejecución sin la mejora Tiempo de ejecución con la mejora
  55. 55. El Computador Indica cuantas veces es más rápida la parte mejorada respecto a la versión sin la mejora. Indica la parte del tiempo total de ejecución que puede ser reducida mediante la mejora. Fracción mejorable Mejora Rendimiento F = Tiempo que se puede mejorar Tiempo total M = Tiempo sin mejora Tiempo con mejora
  56. 56. El Computador El nuevo tiempo de ejecución se puede calcular como: Con lo que la aceleración tras la mejora será: Rendimiento (1 - F) + S = T Antiguo T Nuevo = F M 1 T nuevo = 1 M T Antiguo x (1 - F) + F
  57. 57. Medición del rendimiento ¿Cómo medir el comportamiento de los computadores? <ul><li>Información del S.O. </li></ul><ul><li>Kernels </li></ul><ul><li>Conjuntos de benchmarks </li></ul><ul><li>Monitores hardware </li></ul>Los más utilizados son los conjuntos de benchmarks de la organización SPEC El Computador Rendimiento
  58. 58. SPEC Standard Performance Evaluation Corporation <ul><li>Consiste en un conjunto de programas que se pasan en la máquina a evaluar. </li></ul><ul><li>Los resultados se comparan con los obtenidos en una máquina de referencia. </li></ul><ul><li>Hay distintos tipos de test según las características que se quieran evaluar. </li></ul>El Computador Rendimiento
  59. 59. El Computador Ejemplo de SPEC Rendimiento
  60. 60. El Computador Rendimiento
  61. 61. El Computador Rendimiento
  62. 62. El Computador Rendimiento
  63. 63. El Computador Rendimiento
  64. 64. El Computador Rendimiento
  65. 65. El Computador Rendimiento
  66. 66. El Computador Rendimiento
  67. 67. El Computador Rendimiento
  68. 68. El Computador El resto son indicaciones sobre las opciones de compilación usadas, flag de optimización, etc … Rendimiento
  69. 69. <ul><li>Disipación de Potencia </li></ul>EL COMPUTADOR
  70. 70. Disipación de Potencia El Computador La disipación de calor es uno de los grandes problemas en el diseño de los procesadores y de los circuitos integrados en general. El calor es generado por la potencia disipada y ésta ha ido en aumento con el paso de los años: 0,45 W 160 W
  71. 71. El Computador <ul><li>El intercambio de calor con el aire exterior se realiza a través de la superficie del chip. </li></ul><ul><li>Por lo tanto conviene: </li></ul><ul><ul><ul><li>Lograr una gran superficie de intercambio. </li></ul></ul></ul><ul><ul><ul><li>Renovar rápidamente el aire que se va calentando. </li></ul></ul></ul>Disipación de Potencia
  72. 72. El Computador El aumento de la superficie de disipación se obtiene acoplando estructuras de materiales que conduzcan fácilmente el calor y una gran superficie. Disipación de Potencia
  73. 73. El Computador La rápida renovación del aire se logra acoplando ventiladores a las estructuras de disipación. Disipación de Potencia
  74. 74. El Computador En casos extremos se utilizan métodos más sofisticados: Disipación de Potencia Refrigeración por agua Célula Peltier Hielo seco
  75. 75. El Computador Disipación de Potencia Potencia total disipada Potencia dinámica + Potencia de cortocircuito Potencia estática +
  76. 76. El Computador Se produce por la conmutación de los transistores. P d = A x C x V 2 x F A : Coeficiente de actividad C : Capacidad V : Voltaje de funcionamiento F : Frecuencia de conmutación Disipación de Potencia Potencia dinámica
  77. 77. El Computador Es debida a la corriente que fluye durante un tiempo t entre la alimentación y la tierra cuando las puertas conmutan. P c = A x t x V x I c A : Coeficiente de actividad t : Tiempo V : Voltaje de funcionamiento I c : Corriente de cortocircuito Disipación de Potencia Potencia de cortocircuito
  78. 78. El Computador Es provocada por la corriente de pérdida que fluye por el transistor aunque éste no funcione. P e = V x I e V : Voltaje de funcionamiento I e : Corriente estática de fuga Disipación de Potencia Potencia estática Aunque es muy pequeña, adquiere la suficiente importancia cuando el número de transistores es elevado.
  79. 79. El Computador <ul><li>Para disminuir el consumo de potencia se puede: </li></ul><ul><ul><li>Disminuir la tensión de alimentación (V) </li></ul></ul><ul><ul><li>(Ha pasado de 5 V a poco más de 1 V) </li></ul></ul><ul><ul><li>Disminuir la frecuencia (F) </li></ul></ul>La capacidad (C) depende del número de transistores, la tecnología y su interconexión. Algunos procesadores reducen su actividad de forma automática cuando se calientan demasiado. También pueden desconectar el reloj de los módulos que no se están utilizando (por ejemplo, la unidad F.P.) Disipación de Potencia
  1. A particular slide catching your eye?

    Clipping is a handy way to collect important slides you want to go back to later.

×