ORGANIZACIÓN DEL COMPUTADOR

Computador de Programa de Almacenamiento Organizaci贸n del computador

Computador de Programa de Almacenamiento - Su origen

- Modelo de conducta UCP

Maracaibo Febrero de 2016

“El ordenador nació para resolver problemas que antes no existían”.

BILL GATES

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Computador de Programa de Almacenamiento

Tabla de contenido COMPUTADOR DE PROGRAMA DE ALMACENAMIENTO  Su origen  Modelo de conducta UCP 

JERARQUÍA DEL COMPUTADOR Niveles CAPACIDADES DE LAS UNIDADES

       

Procesamiento Almacenamiento Almacenamiento Magnético Almacenamiento Óptico Almacenamiento en Memoria “USB” o Pendrives Almacenamiento en Tarjeta de Memoria.

Desplazamiento Lógica / Aritmética INTERFAZ DE PERIFÉRICOS DIRECCIONAMIENTO TRANSFERENCIA DE DATOS SINCRONIZACIÓN DE DISPOSITIVOS E/S

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Computador de Programa de Almacenamiento Los

programas

almacenados dieron a las computadoras

una

flexibilidad y confiabilidad tremendas, haciéndolas más rápidas y menos sujetas a errores que los programas mecánicos. Una computadora con capacidad de programa almacenado podría ser utilizada para varias aplicaciones cargando y ejecutando el programa apropiado. Hasta este punto, los programas y datos podrían ser ingresados en la computadora sólo con la notación binaria, que es el único código que las computadoras "entienden".

SU ORIGEN Los primeros computadores no se diferenciaban mucho de las máquinas de propósito específico que hay hoy en día, en el sentido que sólo pueden resolver un tipo particular de problema.

El aporte de Von Neumann fue precisamente hacer ver la necesidad de separar el programa de la máquina misma, para así poder reconfigurar el computador según fuese necesario.

El concepto del programa almacenado, un concepto teórico muy importante que fue establecido por el matemático John Von Neumann el 30 de junio de 1945 en un borrador sobre el diseño de la EDVAC. A diferencia de los primeros computadores, Von Neumann proponía que tanto el programa como sus datos fueran

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

además

libraba

y

diseño

del

generalizaba

el

hardware

para

hacerlo

de

cualquier

independiente

problema y enfocado al control y ejecución del programa. Este concepto fue tan importante y decisivo que dio lugar al concepto de la arquitectura de von Neumann, aún presente en nuestros días.

MODELO DE CONDUCTA DE LA UCP Modelo de conducta de la U.C.P UCP o procesador, interpreta y lleva a cabo las instrucciones de los programas, efectúa manipulaciones aritméticas y lógicas con los datos y se comunica con las demás partes del sistema.

Una UCP es una colección compleja de circuitos electrónicos. Cuando se incorporan todos estos circuitos en un chip de silicio, a este chip se le denomina microprocesador. La UCP y

otros

chips

y

componentes

electrónicos se ubican en un tablero de circuitos o tarjeta madre.

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Jerarquía del Computador Cuando hablamos de jerarquía de niveles de una computadora nos estamos refiriendo a la forma en la que dividiremos en niveles de abstracción las tareas que se llevarán a cabo a fin de computar. Una computadora es mucho más que su organización interna de componentes electrónicos. Necesita software, debe proveer la posibilidad de escribir nuevos programas, etc. Para llevar esto a cabo en forma ordenada existe una categorización en niveles "virtuales" que permitirán descargar diferentes responsabilidades dependiendo de cuán arriba (más abstracto) o abajo (más concreto) queramos ubicarnos.

NIVELES Nivel 6: Usuario Ejecución de programas e interfaces de usuario.

Pensamos en términos de la aplicación que se ejecuta.

• Nivel 5: Lenguajes de alto nivel El nivel donde interactuamos cuando escribimos programas en Haskell, C, Java, etc. Pensamos en algoritmos, TAD’s, etc.

• Nivel 4: Nivel de lenguaje ensamblador Lenguaje ensamblador, en general producido por compiladores, o escrito directamente por programadores. Muy cercano a la arquitectura de la computadora.

• Nivel 3: Nivel del software del sistema Controla la ejecución de los procesos del sistema. Protege los recursos. Brinda servicios para acceder a dispositivos de E/S. Muchas instrucciones en Página 6

• Nivel 2: Nivel del lenguaje máquina También conocido como nivel ISA (Instruction Set Architecture). Consiste en las instrucciones particulares para la arquitectura de la máquina.

Los programas escritos en lenguaje de maquina no necesitan compilación ni ensamblado.

• Nivel 1: Nivel de control La unidad de control (UC) decodifica y ejecuta instrucciones y mueve datos a través del sistema. Puede ser micro programada o “cableada”. Un microprograma es un programa escrito en un lenguaje de bajo nivel que puede ser implementado en el hardware. Las UC “cableadas” tienen hardware que ejecuta directamente las instrucciones en código

Capacidades de las Unidades PROCESAMIENTO Dependiendo del tipo de procesador que tenga la computadora su velocidad de transmisión puede ser menor o mayor. Esta velocidad de los procesadores se mide en Megahertz MHZ =1 000 000 de hercios (millones de ciclos por segundo) (herzio o herz), este parámetro indica el número de ciclos de instrucciones que el procesador realiza por segundo.

Un hercio es una unidad de frecuencia que equivale a un ciclo o repetición de un evento por segundo. En palabras simples, significa que un procesador que trabaje a una velocidad de 500 megahercios es capaz de repetir 500 millones de ciclos por segundo.

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En

la

actualidad, dada la gran velocidad de los procesadores, la unidad frecuente

más es

gigahercio,

el que

corresponde

a

1.000 millones de hercios

por

segundo.

Estas unidades de medida se utilizan también para medir la frecuencia de comunicación entre los diferentes elementos del ordenador.

En el caso de definir las velocidades de transmisión (a mayor velocidad menor es el tiempo) se suele usar como base el bit, y más concretamente el bit por segundo, o bps. Pero existen otras medidas utilizadas según Sistema Internacional de medidas y son el Kilobit, Megabit y Gigabit, siempre expresado en el término por segundo (ps). Kbps.- = 1.000 bits por segundo, Mbps.-

=

1.000

Kbits

por

segundo.

Y Gbps.- = 1.000 Mbits por segundo.

ALMACENAMIENTO Los dispositivos de almacenamiento donde el usuario interfiere de manera directa son una gran variedad y se utilizan para almacenar datos e información con la finalidad de ser utilizada para procesos ya sean en el momento, uso a futuro para consulta o simplemente almacenaje y respaldo.

Los Dispositivos de almacenamiento pueden ser del tipo

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

Almacenamiento Magnético:

Los

dispositivos

de

almacenamiento por medio magnético son los más antiguos y más

utilizados

actualmente,

por

permitir administrar una gran densidad de información, o sea, almacenar una gran cantidad de datos en un pequeño espacio físico.



Almacenamiento Óptico: Con el paso de los años se crearon nuevas formas para de

almacenar información y

dichas

necesidades surgieron alternativas nuevas; dispositivos con mayor capacidad, mejores ventajas.

Aparecieron

los

dispositivos

de

almacenamiento óptico que hacen posible la Grabación y

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

Almacenamiento en Memoria “USB” o Pendrives: Creados por IBM en 1.998 para sustituir a los disquetes en las IBM Think Pad, los lápices de memoria (también llamados Memory Pen y Pendrive) funcionan bajo el Estándar USB Mass Storage (almacenamiento masivo USB -Universal

Serial

Bus).

Los actuales Pendrive usan el estándar USB 2.0, con una transferencia de hasta 480 Megabit/s, las podemos encontrar con capacidades actualmente de 2, 4, 8, 16, 32 o más Gb, aunque existían de 64, 128, 512 Mb y 1 Gb. Están compuestos básicamente por Un conector USB macho, Un controlador USB que incorpora un pequeño micro

RISC

y

mini

memorias

RAM

y

ROM,

Uno

o

varios

chips

de

memoria

Flash,

Un

cristal

oscilador a 12 Megahertz para el

control

de

flujo de salida de datos.

DESPLAZAMIENTO Es la vía de comunicación entre el CPU y el chip inmediatos a él, comúnmente llamado chipset en los sistemas modernos.

Este bus es usado para transferir datos entre el CPU y bus del sistema principal, por ejemplo, o entre el CPU y la memoria caché externa.

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El propósito de la unidad de desplazamiento es

conseguir

mayor velocidad en la entrega de la información del CPU, este bus opera a una mayor rapidez que cualquier otro bus en la PC. En este bus no existen los cuellos de botellas, el bus consiste de circuitos eléctricos para datos, dirección y control.

LÓGICA / ARITMÉTICA El procesamiento practicado a los datos en una computadora involucra en gran medida operaciones de comparación y aritmética puesto que, como se muestra más adelante, esos datos se almacenan como números o código binario. Las operaciones lógicas se refieren a comparaciones, como determinar si un número es igual, mayor o menor que otro. Las operaciones lógicas además cuentan con sus opuestos, es decir, para “igual que” existe el “no es igual que”. Las operaciones aritméticas se refieren a la suma, resta, multiplicación y

Interfaz de Periféricos división.

Unidad HW/SW que permite conectar un periférico a la CPU. Las funciones más importantes de un interfaz son: · Interpretar las órdenes que recibe de la CPU y transmitirlas al periférico · Controlar las transferencias de datos entre la CPU y el periférico (convertir formatos, adaptar velocidades,..). · Informar a la CPU del estado del periférico.

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Direccionamiento Existen dos alternativas: E/S mapeada en memoria La E/S y la memoria comparten el mismo espacio de direcciones. · Las operaciones de E/S se realizan con instrucciones de load y store. · Se asigna a los puertos de E/S una porción del espacio de direcciones de memoria.

Ejemplo: procesadores Motorola, MIPS. E/S aislada · La E/S y la memoria utilizan un espacio de direcciones diferente. · Existen instrucciones específicas para E/S (tipo “in” y “out”).

· Habrá una línea en el bus de direcciones que especifica si se realiza un direccionamiento de memoria o de E/S (tipo MEM/IO) · Un puerto puede tener la misma dirección que una posición válida de memoria. Ejemplo: procesadores x86. · La E/S localizada en memoria reduce el espacio de memoria principal que se puede emplear para almacenar instrucciones y datos.

Pero como las direcciones de los puertos se manejan igual que las de memoria, se pueden realizar todo tipo de operaciones sobre ellas (aritméticas, de manipulación de bits,…). Y además se simplifica el repertorio de instrucciones del procesador.

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Transferencia de Datos Estas transferencias pueden ser de dos tipos: - Lecturas.

- Escrituras.

En cualquiera de los dos casos puede ser necesario realizar algún tipo de conversión: - De niveles eléctricos.

- Serie/paralelo.

- Analógico/digital.

Se realizan siempre a través de los registros de datos del interfaz.

Sincronización de dispositivos E/S La sincronización con el procesador o la memoria de los dispositivos de E/S consiste en la acomodación de velocidades de ambos, ya que los periféricos suelen ser más lentos. A fin de que no se imponga el ritmo del dispositivo más lento se establecen mecanismos para saber cuándo se deben enviar/ recibir datos y es común que los controladores dispongan de buffers de almacenamiento temporal de palabras y permitan aceptar señales de control de conformidad que reflejan el estado del periférico en un momento dado (listo, petición, reconocimiento, ocupado, etc).

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Organizaci贸n Computador de Programa de Almacenamiento MARIANYIRE FUCCI LUIS GONZALEZ