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Unidad I: Organización
del Computador
Ing. Marglorie Colina
Arquitectura del Computador
Atributos de un sistema que son visibles a un programador
(Conjunto de Instrucciones, Cantidad de bits para
representar distintos tipos de datos, mecanismos de
E/S, Técnicas para direccionamiento en memoria,
acceso a dispositivos de entrada y salida, entre otros).
Organización del Computador
Unidades funcionales y sus interconexiones (señales de
control, interfaces entre el computador y los perféricos,
y la tecnología de memoria utilizada).
Estructura vs. Función
– La Estructura es la forma en
que los componentes se
relacionan entre sí.
– La función es la operación
que realizan los
componentes individuales
como parte de una
estructura
• Las funciones básicas de una computadora son:
– Procesamiento de Datos
– Almacenamiento de datos
– Transferencia de Datos
– Control
Visión Funcional
Transferencia
de datos
Control
Almacenamiento
de datos Procesamiento
de datos
Operaciones (Transferencia de Datos)
Transferencia
de datos
Control
Almacenamiento
de datos Procesamiento
de datos
Ej: Teclado a Monitor
Operaciones (Almacenamiento)
Ej: Grabar un
documento
Transferencia
de datos
Control
Almacenamiento
de datos Procesamiento
de datos
Operaciones (Procesamiento
desde/hasta Almacenamiento)
Ej: Modificar el saldo de
una cuenta
Transferencia
de datos
Control
Almacenamiento
de datos Procesamiento
de datos
Operaciones (Procesamiento desde
Almacenamiento a E/S)
Ej: Imprimir un resumen
de cuenta
Transferencia
de datos
Control
Almacenamiento
de datos Procesamiento
de datos
Computador
Memoria
Principal
Entrada
Salida
(I/O)
Sistema de
Interconexión
(Bus)
periféricos
Líneas de
comunicación
Unidad
Central de
Proceso
(CPU)
Computador
Estructura (Computadora)
Computer Unidad
Aritmética y
Lógica
Unidad
de
Control
Interconexión
Interna de la CPU
Registros
CPU
I/O
Memory
System
Bus
CPU
Estructura (CPU)
Arquitectura Básica del Computador
Arquitectura de una Maquina Multinivel
Está conformado por memorias RAM, memorias ROM, registros, unidades aritmético lógicas, unidad de control, buses de datos, buses de direcciones, bus de control, compuertas lógicas, fuentes de poder, Circuitos integrados etc.
Bajo este nivel existe un nivel denominado nivel de dispositivo, conformado por los elementos básicos con los cuales están construidos las compuertas lógicas, a saber, los transistores.
0 Lógica Digital
Arquitectura de una Maquina Multinivel
El nivel de microarquitectura está conformado por una máquina virtual denominada microprograma. El microprograma es un programa interprete de las instrucciones de salida del nivel de máquina convencional, que generalmente se implementa en firmware.
La función del microprograma es generar los valores lógicos (0 y 1) de las líneas de control del HW de la máquina, que junto con un secuenciamiento adecuado ejecutan sobre el Hardware (Hw) las instrucciones del nivel anterior.
1 Microprogramación
Arquitectura de una Maquina Multinivel
Este nivel se denomina también nivel de arquitectura del set de instrucciones.
En este nivel se definen cuestiones como el set de instrucciones de lenguaje de máquina, el formato de las instrucciones, las formas de direccionamiento, el largo y funcionalidad de los registros (de propósito general y específico), etc.
Los manuales de referencia de lenguaje de máquina de los fabricantes de un computador, tratan de la máquina virtual de nivel 2. El set de instrucciones de lenguaje de máquina describe las instrucciones que el microprograma lleva a cabo sobre el Hw.
2 Maquina del Sistema Convencional
Arquitectura de una Maquina Multinivel
Está conformado por un programa denominado sistema operativo.
El sistema operativo puede visualizarse de dos formas:
SO como máquina extendida: Presenta al programador una
máquina extendida o máquina virtual, con un conjunto de
instrucciones de alto nivel, con lo cual se configura una
abstracción sencilla de los elementos de una computadora.
SO como administrador de recursos: Los recursos de una
computadora son: Procesadores, memoria, dispositivos de E/S.
El SO asegura el correcto uso de los recursos de la computadora
entre programas que piden el acceso a estos recursos que son
compartidos.
Las funciones del sistema operativo son básicamente 4:
1) Administración de procesos, 2) Sistema de archivos,
3) Administración de memoria, 4) Administración de los dispositivos de E/S.
3 Maquina del S0
Arquitectura de una Maquina Multinivel
Este nivel está conformado por un programa traductor denominado ensamblador. El lenguaje ensamblador es una forma simbólica de los lenguajes subyacentes.
En general corresponde a una forma simbólica del lenguaje de máquina convencional o lenguaje de máquina que es un lenguaje binario.
Los símbolos del lenguaje ensamblador son típicamente ADD, SUB, MUL, DIV, que representan operaciones como sumar, restar, multiplicar y dividir.
La tarea del ensamblador en una primera instancia es traducir el lenguaje simbólico a lenguaje de máquina. Toma el programa fuente (programa con instrucciones en símbolos) y lo convierte a un programa objeto, que es el programa que realmente se ejecuta.
4 Lenguaje Ensamblador
Arquitectura de una Maquina Multinivel
Este nivel está constituido por programas traductores denominados compiladores.
Los lenguajes de nivel 5 son denominados de alto nivel dado que son muy cercanos a las personas. Ejemplos de estos lenguajes son el Pascal, el Fortran, C, Cobol, entre otros.
5 Lenguaje Orientado al Problema
Arquitectura de una Maquina Multinivel