PDF de programación - Apuntes de Arquitectura de Ordenadores I

TELEMÁTICA
Arquitectura de Ordenadores I

Apuntes de
Arquitectura de
Ordenadores I

Norberto M. Ramos Calero

EUITT



A R Q U I T E C T U R A D E O R D E N A D O R E S I

Apuntes de Arquitectura de

Ordenadores I

Universidad de Las Palmas de Gran Canaria

Campus de Tafira - Telecomunicación • Las Palmas

 Norberto M. Ramos Calero

Teléfono 928 45 8972 • Fax 928 45 1243

Primera edición
Impreso en:
Universidad de Las Palmas de Gran Canaria
Campus Universitario de Tafira
35017 Las Palmas
Octubre 2001

Fotocopiadora: Xerox
Modelo: DOCUTECH
N. serie: 1104516609

ISBN: 84-XXXXX-XX-X
Depósito legal: GC-920-2001

Todas las marcas comerciales o de equipos utilizados en este tomo son marcas registradas de sus respectivos propietarios.



Tabla de contenidos

TEMA 1.................................................................................................................1
INTRODUCCIÓN A LOS COMPUTADORES ..............................................................1
Organización Estructurada de Computadoras..............................................1
Lenguajes, niveles y máquinas virtuales....................................................2
Máquinas multinivel contemporáneas .......................................................4
TEMA 2...............................................................................................................11
CODIFICACIÓN Y REPRESENTACIÓN DE LA INFORMACIÓN.................................11
Marcas numéricas........................................................................................11
Sistemas de agrupamiento sencillos ............................................................12
Numerales romanos .....................................................................................12
Sistemas numéricos posicionales.................................................................12
NÚMEROS BINARIOS ..........................................................................12
NÚMEROS DE PRECISIÓN FINITA ................................................12
SISTEMAS NUMÉRICOS CON BASE .............................................14
CONVERSIÓN DE UNA BASE A OTRA .........................................17
NÚMEROS BINARIOS NEGATIVOS ..............................................18
ARITMÉTICA BINARIA ...................................................................21
Conversión entre bases ................................................................................22
Valores fraccionarios...................................................................................24
Memoria Primaria o Principal ....................................................................25
Bits ...........................................................................................................25
Direcciones de memoria.......................................................................26
Ordenamiento de bytes.........................................................................26
Códigos para la corrección de errores..................................................29
Codificación de los caracteres.....................................................................33
TEMA 3...............................................................................................................35
ARITMÉTICA DEL PROCESADOR.........................................................................35
UNIDAD ARITMÉTICO LÓGICA...............................................................35
REPRESENTACIÓN DE ENTEROS............................................................36
Representación en signo y magnitud .......................................................36
Representación en complemento a la base...............................................37
Conversión entre longitudes de bits diferentes ........................................39
Representación en punto fijo....................................................................41
ARITMÉTICA CON ENTEROS....................................................................41

Arquitectura de Ordenadores I

i

Índice

Negación.................................................................................................. 41
REGLA DE DESBORDAMIENTO: .............................................. 44
REGLA PARA LA RESTA: ........................................................... 44
Multiplicación.......................................................................................... 45
Enteros sin signo.................................................................................. 45
Multiplicación en complemento a dos............................................. 47
División ............................................................................................... 54
TEMA 4 .............................................................................................................. 35
ALU, UC Y MEMORIA PRINCIPAL.................................................................... 58
Introducción ................................................................................................ 58
El FUNCIONAMIENTO DEL COMPUTADOR ......................................... 61
ORGANIZACIÓN DEL PROCESADOR ..................................................... 66
ORGANIZACIÓN DE LOS REGISTROS .................................................... 67
EL CICLO DE INSTRUCCION................................................................... 74
Flujo de datos .......................................................................................... 76
TEMA 5 .............................................................................................................. 78
LA RUTA DE DATOS.......................................................................................... 78
Introducción ................................................................................................ 78
1ª Esquemas de cálculo ........................................................................... 79
SOLUCIÓN......................................................................................... 79
2ª Máquina algorítmica............................................................................ 79
SOLUCION......................................................................................... 80
3ª Algoritmo interpretación ..................................................................... 80
SOLUCIÓN......................................................................................... 80
Los Componentes Fundamentales............................................................... 80
La Unidad Aritmético-Lógica (ALU) ..................................................... 81
Los registros ............................................................................................ 81
Registros de la ALU ............................................................................ 82
Banco de registros generales ................................................................... 84
Registros especiales............................................................................. 85
Los buses o líneas de interconexión ............................................................ 86
Bus de direcciones................................................................................... 87
Bus de datos............................................................................................. 87
Bus de control.......................................................................................... 87
Análisis de Arquitecturas ............................................................................ 87
Camino de Datos Secuencializado con un bus........................................ 88
Camino de Datos Secuencializado de dos buses ..................................... 91
Camino de Datos Secuencializado de tres buses..................................... 93
EL CAMINO DE DATOS DE LA MAQUINA SENCILLA.................................. 95
Unidad Aritmético-Lógica de la MS ....................................................... 95
Los registros de la MS............................................................................. 98
Los buses de la MS.................................................................................. 99
EL CAMINO DE DATOS DE LA M+ ............................................................ 102
La Unidad Aritmético-Lógica ................................................................... 103
Los registros .......................................................................................... 105
Buses de interconexión.......................................................................... 109

ii

Arquitectura de Ordenadores I



Índice

TEMA 6.............................................................................................................112
INTRODUCCIÓN A LA PROGRAMACIÓN EN ENSAMBLADOR ..............................112
La magia del compilador ...........................................................................112
Estructura selectiva simple si ... entonces ... fin si....................................113
Los Saltos...............................................................................................113
Estructura selectiva simple si ... entonces ... sino ... fin si........................114
Estructura repetitiva mientras ... hacer ... fin mientras ...........................115
Estructura repetitiva repetir ... hasta que ... .............................................116
Estructura repetitiva desde ... hasta ... hacer ... fin desde........................116
Estructura selectiva múltiple según ... hacer ... fin según .........................118
Subprogramas ............................................................................................120
TEMA 7..........................................................................................