PDF de programación - Apuntes de Estructura de Computadores

Apuntes de Estructura de Computadores



Departamento de Arquitectura de Computadores y Automática

Universidad Complutense de Madrid

Juan Lanchares Dávila

Junio 2000



1 ESTRUCTURA DE COMPUTADORES............................................................................1-12

1.1 familia de computadores................................................................................................1-12

1.2 ARQUITECTURA DE UN COMPUTADOR..............................................................1-13

1.3 La estructura de un computador.....................................................................................1-14

1.4 Clasificación de los computadores .................................................................................1-16

1.4.1 Clasificación de Flynn.............................................................................................1-18

1.5 Historia de los computadores.........................................................................................1-21

1.5.1 Antecedentes .........................................................................................................1-21

1.6 Bases del desarrollo de los computadores.................................................................................1-32

1.6.1 Bases del desarrollo de los computadores...............................................................1-32

1.6.2 Avances Tecnológicos............................................................................................1-32

1.6.3 Avances Arquitectónicos........................................................................................1-34

1.6.3.1 El modelo Von Neumann.................................................................................1-34

1.6.3.2 La Microprogramación....................................................................................1-34

1.6.3.3 La memoria principal.......................................................................................1-34

1.6.3.4 La memoria virtual...........................................................................................1-36

1.6.3.5 La memoria cache ...........................................................................................1-36

1.6.3.6 Estructura RAID de memoria secundaria..........................................................1-37

1.6.3.7 Computadores segmentados............................................................................1-37

1.6.3.8 Procesadores superescalares y supersegmentados............................................1-38

1.6.3.9 Supercomputadores ........................................................................................1-38

1.6.3.10 Arquitecturas RISC.......................................................................................1-40

1.6.4 Influencia de las herramientas CAD.........................................................................1-42

2 ESTRUCTURA BÁSICA DE LOS COMPUTADORES ....................................................2-44

2.1 FASES DE EJECUCIÓN DE UNA INSTRUCCIÓN MÁQUINA.............................2-46

3 EL REPERTORIO DE INSTRUCCIONES ........................................................................3-49

3.1 Características y funciones.............................................................................................3-49

3.1.1 Introducción [Stalling].............................................................................................3-49

3.1.2 Propiedades de las Instrucciones Máquina.............................................................. 3-49

3.2 TIPOS DE INSTRUCCIONES ................................................................................... 3-50

3.2.1 Movimiento de datos ............................................................................................. 3-50

3.2.2 Bifurcación............................................................................................................ 3-51

3.2.3 Instrucciones aritméticas......................................................................................... 3-54

3.2.4 Otras intsrucciones................................................................................................. 3-55

3.2.5 La importancia del compilador ............................................................................... 3-55

4 Parámetros de diseño........................................................................................................... 4-58

4.1 TIPOS DE OPERANDOS........................................................................................... 4-58

4.2 MODOS DE DIRECCIONAMIENTO ....................................................................... 4-59

4.2.1 Direccionamiento Inmediato................................................................................... 4-60

4.2.2 Direccionamiento Directo....................................................................................... 4-60

4.2.3 Direccionamiento Relativo...................................................................................... 4-62

4.2.3.1 Direccionamiento Relativo a PC ...................................................................... 4-62

4.2.3.2 Direccionamiento Relativo a Registro Base...................................................... 4-63

4.2.3.3 Direccionamiento Relativo a Índice.................................................................. 4-63

4.2.3.4 Direccionamiento Directo Relativo a Pila ......................................................... 4-64

4.2.4 Direccionamiento Indirecto:.................................................................................... 4-65

4.3 FORMATO DE LAS INSTRUCCIONES................................................................... 4-66

4.3.1 Longitud de la Instrucción...................................................................................... 4-66

4.3.2 Campos de la Instrucción....................................................................................... 4-67

4.3.3 Características del Formato.................................................................................... 4-68

4.4 MODELO DE EJECUCIÓN....................................................................................... 4-69

4.5 FRECUENCIA DE LAS INSTRUCCIONES...................................................................... 4-71

4.6 Repertorio de instrucciones del mc68000...................................................................... 4-71

4.6.1 Introducción al ensamblador................................................................................... 4-73

4.6.2 Instrucciones de movimiento de datos..................................................................... 4-74

4.6.3 Instrucciones de aritmética entera........................................................................... 4-74

4.6.4 comparación.......................................................................................................... 4-75

4.6.5 logicas....................................................................................................................4-75

4.6.6 DESPLAZAMIENTO ...........................................................................................4-75

4.6.7 INSTRUCCIONES DE CONTROL DE PROGRAMA........................................4-75

4.6.8 modificaciones a las instrucciones............................................................................4-76

4.6.9 Modos de direccionamiento....................................................................................4-77

4.6.10 Directivas de ensamblador....................................................................................4-78

4.6.11 definición de símbolos...........................................................................................4-79

4.6.12 como definir una tabla...........................................................................................4-79

5 EL RENDIMIENTO ...........................................................................................................5-81

5.1 INTRODUCCIÓN.......................................................................................................5-81

5.2 medidas del rendimiento ................................................................................................5-82

5.3 otras Métricas del rendimiento.......................................................................................5-83

5.3.1 MIPS.....................................................................................................................5-83

5.3.2 MFLOP.................................................................................................................5-83

5.4 PROGRAMAS PARA EVALUAR RENDIMIENTOS................................................5-84

5.5 Resumen de medidas.....................................................................................................5-86

5.6 cisc vs risc.....................................................................................................................5-87

6 LAs técnicas de ENTRADA Y SALIDA..............................................................................6-90

6.1 Introduccion..................................................................................................................6-90

6.2 Medidas de rendimento.................................................................................................6-91

6.3 Funcion de un módulo de entrada/salida.........................................................................6-92

6.4 Estructura del modulo de e/s..........................................................................................6-93

6.5 ORGANIZACIÓN DE LA ENTRADA/SALIDA ........................................................6-94

6.6 tecnicas de entrada/salida ......................................................