Informatica 1 - información general PDF

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Ojr

Matricula: 9

Grupo:

(10) Arquitecturas de Computadoras

Actividad de Aprendizaje 1 Arquitectura de Van Neumann

Mtra. Patricia Eréndira Benavides Muratalla (Docente)

Ciudad de México CDMX 5/Noviembre/ 2019

Modelo de von Neumann El modelo Von Neumann, Dice que los distintos bloques funcionales que conforman una computadora deben estar siempre conectados entre sí; dicho de otra forma, no hay que modificar el hardware o su configuración a la hora de ejecutar un programa. Con esta idea de partida, la arquitectura constaba de los siguientes bloques funcionales: En la actualidad todos los ordenadores actuales, desde los Smartphone hasta los superordenadores, sólo tienen dos componentes principales: una unidad central de procesamiento o CPU, para manipular datos, y un bloque de memoria de acceso aleatorio o RAM, para almacenar los datos y las instrucciones sobre cómo manipularlos. .

Unidad central de proceso (CPU) La CPU es el lugar en el que se procesa la información de acuerdo a las instrucciones del programa. La CPU de un sistema informático repite una serie de pasos en los que continuamente accede a memoria para leer la próxima instrucción a ejecutar, realiza lo que ordena la instrucción y vuelta a empezar. Cuando la CPU está implementada en un único circuito integrado se llama microprocesador.

Unidad aritmética lógica Una función esencial de muchas computadoras y calculadoras es la realización de operaciones aritméticas. Estas operaciones se efectúan en la unidad aritmética- lógica de una computadora, donde se combinan compuertas lógicas y flip-flops de manera que puedan sumar, restar, multiplicar y dividir números binarios. Estos circuitos efectúan operaciones aritméticas a velocidades que son humanamente imposibles. Y comúnmente, una operación de adición se lleva menos de 1 microsegundo. Todas las operaciones se llevan a cabo en la unidad aritmética lógica de una computadora. La finalidad primordial de la ALU consiste en aceptar datos binarios que están almacenados en la memoria y ejecutar operaciones aritméticas con estos datos, de acuerdo con instrucciones que provienen de la unidad de control. Realizando una similitud con el resto del sistema informático, los registros son a la CPU como la memoria principal es a la computadora. Los registros se dividen en tres grupos principales: Registros de Propósito General. Registros de Segmento de Memoria. Registros de Instrucciones Registros de Propósito General: (AX) Registro de Datos (DX) Registro de Datos (CX) Registro de Datos (BX) Registro de Datos (BP) Registro Puntero Base (SI) Registro Índice Fuente (DI) Registro Índice Destino (SP) Registro Puntero de la Pila

Registro de Segmento de Memoria (CS) Registro Segmento de Código (SS) Registro Segmento de la Pila (DS Registro Segmento de Datos (ES) Registro Segmento de Datos Extra (DS)Registro Segmentos de Datos Extra (ES)Registro Segmento de datos Extra

Registros de Instrucciones: (FL) Registro de «Flags» o también denominado registro de estado (IP) Registró Puntero de Instrucción o también denominado registró Contador de Programa (PC)

Memoria principal Es el lugar en el que se almacenan tanto datos como instrucciones. La memoria principal tiene por objeto guardar información que es accesible a la CPU. La CPU puede leer y/o escribir datos en las diferentes posiciones de memoria que componen la memoria principal. La memoria principal tiene menor capacidad que la memoria secundaria (que virtualmente es ilimitada), pero es mucho más rápida. Actualmente la memoria principal se implementa mediante circuitos integrados. La memoria principal de los sistemas informáticos suele estar formada por dos áreas diferenciadas. Memoria RAM, y ROM. Memoria Cache En informática, la caché es la memoria de acceso rápido de una computadora, que guarda temporalmente las últimas informaciones procesadas. La memoria caché es un búfer especial de memoria que poseen las computadoras, que funciona de manera similar a la memoria principal, pero es de menor tamaño y de acceso más rápido. Es usada por el microprocesador para reducir el tiempo de acceso a datos ubicados en la memoria principal que se utilizan con más frecuencia. La caché es una memoria que se sitúa entre la unidad central de procesamiento (CPU) y la memoria de acceso aleatorio (RAM) para acelerar el intercambio de datos.

Memoria RAM (Random Access Memory): consiste esencialmente flip-fbps internas que almacenan información de forma binaria. La información almacenada es válida mientras la unidad está encendida. La Memoria de acceso aleatorio (no tiene porqué ser utilizada de manera secuencial) que permite tanto la lectura como la escritura. Habitualmente en los sistemas informáticos se trata de un medio de almacenamiento volátil, de manera que se pierde su contenido al cesar la alimentación. Y se encuentran de diferentes capacidad que van desde 2MB, 32MB, 64MB, 128MB, 256MB, 512, MB. Y ya hay equipos 7B terabytes.

Memoria ROM (Read Only Memory): Almacena la información binaria en forma de cargas eléctricas que se aplican a capacitores. Transistores y los capacitores en el C.I. La carga almacenada y los capacitores tienden a perderse en forma periódica, al refrescar la memoria dinámica. El refresco se realiza al hacer circular las palabras durante el ciclo, cada poco microsegundos para restablecer y pueda colocarse la memoria en modo de escritura o lectura. Memoria de acceso aleatorio que sólo permite la lectura de los datos que almacena. Se trata de un medio de almacenamiento persistente, pues no pierde su contenido cuando cesa la alimentación. La mayoría de los ordenadores tienen una capacidad pequeña de memoria ROM (algunos miles de bytes) Que la conforma celdas tipo FAMOS (Floating Gate Avalanche-Injetion- Metal-Oxide Semiconductor) o transistores de puerta flotante.

Instrucciones de Entrada – salida Estos sistemas se denominan sistemas de Entrada - Salida mapeados por memoria. El dispositivo se caracteriza como un conjunto de localidades de la memoria que se dividen en dos sub categorías: un conjunto de registro de estado de control y un registro de información. En modo del supervisor, la CPU puede ejecutar todas las instrucciones de la máquina. Este es el modo de operación en el cual corren los programas de los distintos sistemas operativos. Todas las peticiones de servicio de los dispositivos periféricos pasan por el sistema operativo ya que las instrucciones de Entrada - Salida, solamente pueden emitirse cuando la maquina se encuentra en modo supervisor. En modo usuario, la CPU no puede ejecutar todo el conjunto de instrucciones (en particular no se permite la ejecución de las instrucciones de control de la máquina y de Entrada – Salida). Los dispositivos de Entrada-Salida solo comprenden uno de los cuatro componentes principales de una computadora, sin embargo las ramificaciones de Entrada-Salida extienden esta simple representación y pueden tratarse en varios niveles diferentes. Las propiedades físicas y eléctricas de los dispositivos, la interfaz o controlador con que interactúa el procesador central y el apoyo de software del sistema operativo en uso. La unidad de Entrada-Salida puede contar en realidad de muchas interfaces o controladores, incluir un procesador de Entrada - Salida de uso especial pero manejado por la CPU o ambas cosas. 1-Entrada – Salida controlada por programa 2.- Entrada – Salida por interrupciones 3.Acceso directo a memoria (DMA) 4.- Entrada – Salida mapeada por direcciones. Un sistema a base de una CPU cuenta con 2 tipos de buses: ➢Bus de datos: por el cual se realiza el intercambio de palabras de información. ➢Bus de direcciones: que permite seleccionar el contenido del mapa de memoria. ➢Por medio de estos buses se controlan los elementos de memoria y los sistemas de entrada/salida o periféricos.

Bus de direcciones: El bus de direcciones se utiliza para indicar el origen y/o el destino de los datos. En el bus de direcciones se indica la posición de memoria a la que se está accediendo en cada momento. Puede tratarse de una dirección de la memoria principal o puede tratarse de una dirección de memoria en la que está mapeado un periférico. El ancho en bits del bus de direcciones determina el tamaño del espacio de memoria direccionarle.

Buses Transportan la información entre los diferentes elementos de la CPU. Se distingue entre el bus de datos (que transporta la información que se está procesando) y el bus de control (que proporciona toda la señalización necesaria para realizar el trabajo de forma ordenada). Es decir, el conexionado que permite la comunicación entre los distintos bloques funcionales del sistema. Los buses son las vías de comunicación que permiten mover la información entre los distintos elementos de la arquitectura Von Neumann. Los buses suelen ser elementos síncronos que funcionan gobernados por un reloj. Normalmente en cada ciclo de reloj se transporta un dato (de 8, 16 o 32 bits según la anchura del bus), también existen buses que realizan dos operaciones en cada ciclo de reloj (utilizan tanto el flanco de bajada como el flanco de subida). Ejemplo: El bus PCI cuenta con la siguiente especificación: Ancho del bus: 32 bits Reloj: 33 MHz

MULTI-PROCESADORES (SISO) Procesadores vectoriales son : Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numérico a una serie de datos matriciales en especial la simulación de sistemas físicos complejos, “ tales como simuladores para predecir el clima” explosiones atómicas y reacciones químicas complejas etc. Donde los datos son representados con grandes números de datos en forma matriarcal sobre los que se debe aplicar algoritmos numéricos. La mayoría de los procesadores modernos incluyen algunas instrucciones de tipo vectorial, tales como las extensiones al conjunto de instrucciones tales como MMX Y SSE. Estas instrucciones les permiten procesar flujos multimedia más eficientemente. Los procesadores digitales de señales (DPS) son procesadores especializados en el procesamiento de señales tales como de audio, video, radar de sonar, radio, etc. Y cuentan con instrucciones tipo vectorial que los hace aptos para dicha aplicación.

Y suelen utilizarse en conjunto con micro controlador en dispositivos como reproductores de audio reproductores de DVD y Blueray, teléfonos celulares, sistemas de entretenimiento, sistemas de adquisición de datos, instrumentos médicos controladores industriales etc. Son sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors) significa que varios procesadores comparten la misma memoria principalmente de I/0. Normalmente conectados por un bus común. Se les conoce como (Simétricos) ya que ningún procesador toma el papel de maestro y los demás de esclavos, si no que todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y periféricos y ambos son administrados por sistema operativo.

Pueden formarse con varios núcleos en un solo circuito integrado o con varios circuitos integrados en una misma tarjeta madre. Las unidades de procesamiento de gráficos (Graphics processing) (GPU) Sistemas diseñados también para el procesamiento de gráficos con múltiples procesadores vectoriales sencillos compartiendo la misma memoria, la cual también puede ser accedida por la gran cantidad de núcleos con los que cuenta, logrando así un excelente desempeño o se ejecutan algoritmos que se adaptan y se paralelizan a tal grado que muchas de las súper computadoras más rápidas de la actualidad ocupan estos procesadores.

Fuentes Arquitectura de computadoras M. Morris Mano Tercera Edición 1991 www.pearsoneducacion.net Libro Digital Autor: Cecilio Blanco Viejo Universidad de Oviedo

Contenidos MF 0978-2 (60-horas) Gestión de archivos Autor: D. Enrique Domínguez Gonzalo Editorial: Tutor Formación www.tutorformacion.es...