Arquitectura de Computadores

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1.Organización y arquitectura de computador
2.Estructura y funcionamiento
3.Historia de computadores
4.Diseño para conseguir mejores prestaciones
Ponente: Ing. Greyson Alberca Prieto

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  • Arquitectua del computador=arquitectura del juego de instrucciones ¿Qu é puede hacer el computador ? Organizaci ón ¿Conqué elementos y cómo están interconectados? Implementacion Con qué tecnología
  • transferencia
  • Cuantos flujos existen, sobre qu é elementos operar SISD: simple instrucci ón, simple dato equivalente a Von Neumann---actualmente los pc pertenecen a este tipo SIMD: simple instrucción múltiple dato---- PC vectoriales para cáculo de matrices MISD: multiple instrucción single dato---maquina de flujo de dato---mas alejadas a la pc convencionales MIMD: multiple instrucción, multiple dato---multiprocesadore con memoria compartida, multicomputadores(memoria independiente)
  • Instrucciones Extensas, Formatos heretogeneos--sobrecarga en timepo de ejecuci ón Intel y Motorola: CISC Power PC y alpha :RISC
  • Registro temporal de memoria (buffer) MBR: contiene el valor a almacenar o la palabra recibida de memoria. Actualmente se suele denominar MDR. Registro de dirección de Memoria MAR: Especifica la dirección de memoria que será accedida. Registro de instrucción IR: contiene los 8 bits del CO de la instrucción a ejecutarse.
  • Registro temporal de Instrucciones IBR: Empleado para almacenar temporalmente las instrucciones contenida en la parte derecha de una palabra de memoria. Contador de Programa PC: Contiene la dirección de la palabra de memoria que contiene la próxima instrucción a ejecutarse. Acumulador AC y Multiplicador Cociente MQ: Se emplea para almacenar temporalmente datos y resultados de la ALU. Por ejemplo, el resultado de una multiplicación de dos operandos de 40 bits
  • A velocidad de la memoria y procesador ha crecido con mucha rapid éz Pero la velocidad con la que los datos pueden ser transferidos entre la memoria principal y el procesador se ha quedado atrás
  • Lo que le da a los procesadores su increíble potencia es la persecución sin descanso de la velocidad por parte de los fabricantes del procesador La evolución de estas máquinas continúa confirmando la conocida como ley de Moore El presidente de Intel, Gordon Moore, observó a mediados de los 60 que, reduciendo el tamaño de las delgadas líneas que formaban los circuitos del transistor en silicio alrededor de un 10% al año, los fabricantes de chip podrían crear una nueva generación de chips cada tres años (con el cuádruple de transistores). ✗ Predicción de ramificación: el procesador se anticipa al software y predice que ramas, o grupos de instrucciones, se van a procesar después con mayor probabilidad ✗ Análisis del flujo de datos: el procesador analiza qué instrucciones dependen de los resultados de otras instrucciones o datos, para crear una organización optimizada de instrucciones. De hecho, las instrucciones se regulan para ser ejecutadas cuando estén listas, independientemente del orden original del programa. ✗ Ejecución especulativa: utilizando la predicción y el análisis del flujo de datos, los procesadores actuales ejecutan especulativamente instrucciones antes de que aparezcan en la ejecución del programa, manteniendo los resultados en posiciones temporales.
  • A velocidad de la memoria y procesador ha crecido con mucha rapid éz Pero la velocidad con la que los datos pueden ser transferidos entre la memoria principal y el procesador se ha quedado atrás
  • Arquitectura de Computadores

    1. 1. ESCUELA: CIENCIAS DE LA COMPUTACIÓN NOMBRES ARQUITECTURA DE COMPUTADORES FECHA: Ing. Greyson Alberca Prieto OCTUBRE 2009– FEBRERO 2010
    2. 2. ORGANIZACIÓN Y FUNCIONAMIENTO <ul><li>1. Organización y arquitectura de computador </li></ul><ul><li>2. Estructura y funcionamiento </li></ul><ul><li>3. Historia de computadores </li></ul><ul><li>4.Diseño para conseguir mejores prestaciones </li></ul>
    3. 3. Introducci ón Arquitectura de un Computador Organizaci ón de un Computador Implementaci ón Con qu é tecnología “ La apariencia funcional que presenta a sus usuarios inmediatos” descripción del comportamiento del computador Describe “lo que sucede” Describe el hardware utilizando distintos niveles de abstracci ón Describe “cómo sucede”
    4. 4. Estructura y Funcionamiento <ul><li>ESTRUCTURA </li></ul><ul><li>Forma como se relacionan los componentes unos con otros </li></ul>
    5. 5. Estructura a Nivel superior
    6. 6. Estructura de la CPU
    7. 7. Estructura de la Unidad de Control
    8. 8. FUNCIÓN <ul><li>Operaci ón individual de los componentes como parte de su estructura </li></ul><ul><li>Funciones del computador: </li></ul><ul><ul><li>Procesamiento de datos </li></ul></ul><ul><ul><li>Almacenamiento de datos </li></ul></ul><ul><ul><li>Movimiento de datos </li></ul></ul><ul><ul><li>Control </li></ul></ul>
    9. 9. Visi ón Funcional
    10. 10. Movimiento de datos
    11. 11. Almacenamiento
    12. 12. Procesamiento de datos Internos
    13. 13. Procesamiento de datos en transito
    14. 14. Evoluci ón del Computador
    15. 15. Taxonomía de Flynn
    16. 16. Clasificaci ón del Pc según su arquitectura
    17. 17. Evoluci ón del Procesador 4bits 8bits 16bits 32bits 64bits 32bits 32bits 64bits
    18. 18. La máquina de Von Neumann <ul><li>No fue hasta en 1952 que fueron implementados por primera vez en una máquina denominada AIS. </li></ul>
    19. 19. La máquina de Von Neumann <ul><li>Una memoria principal (M) </li></ul><ul><li>Una Unidad Aritmético Lógica (ALU) </li></ul><ul><li>Una unidad de control (CC) </li></ul><ul><li>Un equipo de entrada salida (I/O) dirigido por la unidad de control. </li></ul>
    20. 20. MEMORIA IAS <ul><li>La memoria del IAS consistía en 1000 posiciones de almacenamiento llamados palabras, de 40 bits cada uno. </li></ul><ul><li>Tanto los datos como las instrucciones se almacenan allí. </li></ul>
    21. 21. MEMORIA IAS
    22. 22. Estructura IAS
    23. 23. Estructura del IAS <ul><li>Registro temporal de memoria (buffer) MBR. Actualmente se suele denominar MDR. </li></ul><ul><li>Registro de dirección de Memoria MAR. </li></ul><ul><li>Registro de instrucción IR. </li></ul>
    24. 24. Estructura del IAS <ul><li>Registro temporal de Instrucciones IBR </li></ul><ul><li>Contador de Programa PC </li></ul><ul><li>Acumulador AC y Multiplicador </li></ul>
    25. 25. Diagrama de Flujo
    26. 27. Diseño para construir mejores prestaciones <ul><li>El precio de los computadores continúa cayendo año tras año, mientras sigue creciendo su capacidad y potencia </li></ul><ul><li>Las aplicaciones domésticas y de oficina cada vez requieren más potencia: procesamiento de imágenes, reconocimiento del habla, vídeo-conferencias, aplicaciones multimedia, almacenamiento de ficheros con voz y vídeo, etc. </li></ul><ul><li>Sin embargo, los bloques básicos de los computadores son prácticamente los mismos que los de los computadores de hace casi 50 años </li></ul><ul><li>Las técnicas para sacar el máximo rendimiento se han vuelto cada vez más sofisticadas </li></ul>
    27. 28. Factores en diseño de mejores prestaciones <ul><li>Velocidad de Microprocesador </li></ul><ul><li>Equilibrio de Prestaciones </li></ul>
    28. 29. Velocidad del Microprocesador <ul><ul><li>Predicci ón de Ramificación </li></ul></ul><ul><ul><li>Análisis del flujo de datos </li></ul></ul><ul><ul><li>Ejecución Especulativa </li></ul></ul>precaptar la instrucción dependencia de instrucciones para organización optimizada ejecutar instrucciones antes de que aparezcan en la ejecución de un programa
    29. 30. Equilibrio de prestaciones <ul><li>Existe una desigualdad de prestaciones entre microprocesador y memoria principal. Si la memoria no logra mantener las demandas del procesador, este se detiene </li></ul>
    30. 31. Soluciones E.Prestaciones <ul><li>Incrementar ancho de palabra </li></ul><ul><li>Interfaz DRAM m á s eficiente, incluyendo una cache u otro esquema de almacenamiento temporal en el chip DRAM </li></ul><ul><li>Reducir la frecuencia de acceso a MP mediante caches internas y externas </li></ul><ul><li>Incrementar ancho de banda, usando buses m á s r á pidos </li></ul>
    31. 32. Conclusiones <ul><li>Arquitectura de Computadores retos y oportunidades para la pr óxima década </li></ul>
    32. 33. Web Sites <ul><li>http://www.shore.net/~ws/COA5e.html </li></ul><ul><li>http://www.intel.com/ </li></ul><ul><li>http://www.ibm.com </li></ul><ul><li>http://www.dec.com </li></ul>
    33. 34. EJERCICIO

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