el diseño de la computadora es simple. la elegancia del diseño consiste en que estas operaciones...

El diseño de la computadora es simple.

La elegancia del diseño consiste en que estas operaciones simples pueden servir para resolver problemas complejos en extremo.

INTRODUCCIÓN

El desafío del programador es producir la secuencia exacta de operaciones para realizar correctamente una tarea en todas las circunstancias posibles, de lo contrario se obtendrá un programa defectuoso.

INTRODUCCIÓN

Se comenzará a explorar las operaciones que la computadora puede efectuar y veremos cómo se integran para brindarle su potencia.

Al modelo que se utilizará se lo conoce como Pequeño Hombre Computadora.

INTRODUCCIÓN

Lo creó Stuart Madnick durante 1965. Lo mejoró en 1979 y es esta última versión la que analizaremos a continuación.

INTRODUCCIÓN

DISEÑO DEL PEQUEÑO HOMBRE COMPUTADORA

00 500

01 199

02 500

…

97

97

98

99 123

Cesto de Entrada

Cesto de Salida

Pequeño Hombre

Computadora

123 Calculadora

Buzones

Botón de reinicio

05

Contador de ubicación de instrucciones

El modelo consta de una sala de correo, en donde existen una serie de 100 buzones de correo, numerados con una dirección que va del 00 al 99.

Cada buzón esta diseñado para alojar una tira de papel, donde esta escrito un número decimal de tres dígitos.


En contenido de un buzón no es lo mismo que su dirección.

Además, existe una calculadora que sirve para introducir y conservar temporalmente números, así como para restar y sumar.


Hay un contador manual de dos dígitos del tipo que permite hacer un clic para incrementar el conteo.

Su botón de reinicio se encuentra fuera de la sala de correo. A este contador lo llamaremos contador de ubicación de instrucciones.


Fuera del interruptor de reinicio en el contador manual, las únicas interacciones entre el Pequeño Hombre Computadora y el ambiente son un cesto de entrada y uno de salida.


Un usuario fuera del salón de correo puede comunicarse con el Pequeño Hombre Computadora dejando en el cesto de entrada un trozo de papel de tres dígitos, para que lo lea en le momento más conveniente.


Advierta que toda comunicación entre el Pequeño Hombre Computadora y el mundo externo, así como en el interior de la sala de correo, se lleva a cabo utilizando números de tres dígitos.


Para que el PHC funciones se ha inventado un grupo de instrucciones que puede realizar. Cada instrucción consta de un solo dígito. Emplearemos el primer dígito para indicar que operación realizar.

FUNCIONAMIENTO DEL PEQUEÑO HOMBRE

COMPUTADORA

En algunos casos la operación requerirá que utilice un buzón para guardar o recuperar datos. Como solo se utiliza un dígito para la operación, se utiliza los restantes dígitos para indicar la dirección correspondiente


COMPUTADORA


COMPUTADORA

Instrucción Dirección del buzón

3 2 5

LOAD: código de operación 5.STORE: código de operación 3.ADD: código de operación 1.SUBTRACT: código de operación 2.INPUT: código de operación 9,

dirección 01.OUTPUT: código de operación 9 ,

dirección 02.HALT: código de operación 0.


COMPUTADORA

Instrucción LOAD.-1. Se dirige a la dirección

especificada en la instrucción.2. Lee el contenido de la

dirección.3. Va a la calculadora.4. Perfora el número.5. Introduce el número.


COMPUTADORA

Instrucción STORE.-1. Se dirige a la calculadora.2. Lee el número de la

calculadora.3. Lo anota en un papel.4. Lo pone en el buzón cuya

dirección se especifico como parte de la instrucción.


COMPUTADORA

Instrucción ADD.-1. Se dirige a la dirección


dirección.3. Va a la calculadora.4. Lo suma al valor contenido en

la calculadora.


COMPUTADORA

Instrucción SUBTRACT.-1. Se dirige a la dirección


dirección.3. Va a la calculadora.4. Lo resta del valor contenido

en la calculadora.


COMPUTADORA

Instrucción INPUT.-1. Se dirige al cesto de entrada.2. Recoge el trozo de papel.3. Se encamina a la calculadora.4. Perfora el número.5. Introduce el número en la

calculadora.


COMPUTADORA

Instrucción OUTPUT.-1. Se dirige a la calculadora.2. Anota el número en un trozo

de papel.3. Se dirige al cesto de salida.4. Ubica el trozo de papel en

dicho cesto.


COMPUTADORA

Instrucción HALT.-El PHC descansa un poco.

Ignorará la parte de la instrucción correspondiente a la dirección.


COMPUTADORA

Las instrucciones que hasta ahora hemos definido caen dentro de cuatro categorías:

Instrucciones que mueven los datos (LOAD, STORE).


COMPUTADORA

Instrucciones que realizan operaciones aritméticas simples (ADD, SUBTRACT).

Instrucciones que realizan la E/S (INPUT, OUTPUT).

Instrucciones que controlan la máquina (HALT).


COMPUTADORA


COMPUTADORA

Por ejemplo:Código

de contado

r

Instrucción

Descripción de la Instrucción

00 901 Introducir 1er número

01 399 Guardar los datos

02 901 Introducir 2do número

03 199 Sumarle 1er número

04 902 Mostrar resultado

05 000 Parada

99 Datos

Con la expresión ciclo de instrucciones se designa a los pasos que el Pequeño Hombre Computadora realiza al ejecutar una instrucción.

Este ciclo es similar en todas las instrucciones.

EL CICLO DE INSTRUCCIONES

La Captación, la conforman los siguientes pasos:

1. El PHC lee la dirección en el Contador de ubicaciones.

2. Se dirige al buzón correspondiente.

3. Lee el número (contenido de la dirección).



25 589

…

89 222

333

25

25


25 589

…

89 222

333

25


25 589

…

89 222

333

25

5 89

La Ejecución, la conforman los siguientes pasos:

1. El PHC se dirige a la dirección que le da la instrucción.

2. Lee el número de ese buzón.3. Se dirige a la calculadora,

perfora el número y lo introduce.4. Se encamina al Contador de

locaciones y hace clic en el.



25 589

…

89 222

333

25

5 89


25 589

…

89 222

333

25

222


25 589

…

89 222

222

25

222


25 589

…

89 222

333

26

A John von Neumann suele considerársele el creador de la computadora tal como la conocemos hoy. Entre 1945 y 1951 estableció una serie de directrices que hoy se conocen como la organización von Neumann de la computadora.

NOTA ADICIONAL

Se han diseñado y creado otras organizaciones experimentales, pero la suya continúa siendo la norma; hasta la fecha ninguna otra ha alcanzado éxito comercial.

NOTA ADICIONAL

Las principales directrices que definen la organización propuesta por von Neumann:

1. La memoria contiene los programas y los datos; a esto se le llama concepto de programa almacenado. Es un concepto que permite modificar los programas fácilmente.

NOTA ADICIONAL

2. La memoria se direcciona linealmente, es decir, existe una sola dirección numérica secuencial en todas las localizaciones de ella.

NOTA ADICIONAL

3. La memoria se direcciona mediante el número de ubicación, prescindiendo de los daos allí contenidos.

NOTA ADICIONAL

Las instrucciones se ejecutan secuencialmente a menos que una instrucción o un evento externo haga que se introduzca una bifurcación.

Además, según lo definió van Neumann, esta se compone de una Unidad de Control, una unidad Aritmético-Lógica y de una Unidad de Memoria.

NOTA ADICIONAL

El modelo de Pequeño Hombre Computadora se ajusta al modelo organizacional de computadoras de von Neumann.

NOTA ADICIONAL

Taller No.6:

1. Realice el siguiente programa PHC:

OUT = IN1 + IN2 – IN3

2. ¿Cuáles son los criterios que definen la organización de von Neumann? ¿De qué manera se explica el ejemplo de este capítulo en que introducimos y sumamos dos números?

Taller No.6:

3. Considere el ejemplo de la suma de dos números. Suponga que hayamos colocado la primera entrada en la localización 00 del buzón. ¿Habría provocado el programa el mismo resultado? ¿A qué característica de la computadora se debe?.

Taller No.6:

4. En la versión original del PHC se usó el código de operación 7 (700) para la instrucción HALT en vez de 0. ¿Qué ventaja tiene utilizar 000 con la instrucción HALT en vez de 700? (Sugerencia: imagine lo que sucedería si el programador olvidara introducir una instrucción HALT al final del programa).

Taller No.6:

5. Suponga que el PHC fue implementado como una computadora binaria de 16 bits. Suponga que el PHC binario ofrece el mismo conjunto instrucciones con los mismos códigos (en binario naturalmente) y el mismo formato de instrucciones ( código de operación + la dirección) ¿Cuántos bits se necesitarán en la parte de la instrucción correspondiente al código? ¿Cuántos buzones podrían caber en la computadora binaria?.

Taller No.6:

el diseño de la computadora es simple. la elegancia del diseño consiste en que estas operaciones...

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