PDF de programación - El computador

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Publicado el 19 de Junio del 2019
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Creado hace 4a (28/01/2015)
El computador


Miquel Albert Orenga
Gerard Enrique Manonellas

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El computador

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http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/es/legalcode.ca

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Índice

El computador


Introducción...............................................................................................

Objetivos.......................................................................................................

1. El computador....................................................................................
1.1. Arquitectura y organización del computador .............................
1.2.
Tipos de arquitecturas .................................................................


2. Arquitectura Von Neumann............................................................
2.1.
Procesador ....................................................................................
2.2. Memoria y unidades de E/S ........................................................
2.3.
Sistema de interconexión ............................................................


3. Arquitectura Harvard.......................................................................
3.1. Microcontroladores .....................................................................
3.1.1.
Estructura de un microcontrolador ...............................
3.1.2. Organización de la unidad de proceso ..........................
3.1.3. Dispositivos de E/S y recursos auxiliares .......................
Procesador de señales digitales ...................................................
3.2.1. Organización de un DSP ...............................................

3.2.


4. Evolución de los computadores.....................................................
Evolución del procesador ............................................................
4.1.
Evolución del sistema de memoria .............................................
4.2.
Evolución del sistema de interconexión .....................................
4.3.
4.4.
Evolución del sistema de E/S ......................................................
4.5. Microprocesadores multinúcleo ..................................................


Resumen.......................................................................................................

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Introducción

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El computador

En este módulo se describe el concepto de computador y también su organiza-
ción interna, los elementos que forman parte de él, el funcionamiento general
que tienen y cómo se interconectan.

Se explican los dos tipos de organizaciones principales, Von Neumann y Har-
vard, y se ven cuáles son las características de cada una de estas organizaciones.

Asimismo, se presentan los dos tipos de computadores que utilizan habitual-
mente arquitectura Harvard:




Los microcontroladores.
Los procesadores digitales de señales (DSP).

Finalmente, se realiza una explicación breve sobre la evolución de los compu-
tadores desde las primeras máquinas electrónicas de cálculo hasta los compu-
tadores actuales, y se muestra la organización de los microprocesadores mul-
tinúcleo.

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Objetivos

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El computador

Con el estudio de este módulo se pretende que el estudiante alcance los obje-
tivos siguientes:

1. Entender el concepto de computador.

2. Conocer los dos tipos de organizaciones de un computador más habitua-

les: Von Neumann y Harvard.

3. Conocer la estructura de las dos aplicaciones más habituales de la arqui-

tectura Harvard: microcontroladores y DSP.

4. Conocer de manera general cómo ha evolucionado el concepto y la estruc-

tura del computador a lo largo del tiempo.

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1. El computador

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El computador

Un computador se puede definir como una máquina electrónica capaz
de hacer las tareas siguientes:

• Aceptar información.
• Almacenarla.



Procesarla según un conjunto de instrucciones.
Producir y proporcionar unos resultados.

Un computador dispone de tres componentes principales para efectuar las ta-
reas descritas anteriormente:

1) Unidades de E/S para aceptar información y comunicar los resultados.

2) Un procesador para procesar la información.

3) Una memoria para almacenar la información y las instrucciones.

Es necesario un cuarto componente que conecte entre sí el resto de los compo-
nentes: un sistema de interconexión que permita mover la información entre
los tres componentes del computador.

Resumimos a continuación las tareas que debe realizar cada uno de los com-
ponentes del computador:



Procesador: se encarga de gestionar y controlar las operaciones del compu-
tador.

• Memoria: almacena información (los programas y los datos necesarios pa-

ra ejecutarlos).





Sistema￿de￿E/S: transfiere los datos entre el computador y los dispositivos
externos, permite comunicarse con los usuarios del computador, introdu-
ciendo información y presentando resultados, y también permite comu-
nicarse con otros computadores.

Sistema￿de￿interconexión: proporciona los mecanismos necesarios para
interconectar todos los componentes.

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El computador

1.1. Arquitectura y organización del computador

La arquitectura y la organización del computador son conceptos que habitual-
mente se confunden o se utilizan de manera indistinta, aunque según la ma-
yoría de los autores tienen significados diferentes. Es interesante dejar claros
los dos conceptos.

La arquitectura￿del￿computador hace referencia al conjunto de ele-
mentos del computador que son visibles desde el punto de vista del
programador de ensamblador.

Los elementos habituales asociados a la arquitectura del computador son los
siguientes:

Juego de instrucciones y modos de direccionamiento del computador.
Tipos y formatos de los operandos.



• Mapa de memoria y de E/S.
• Modelos de ejecución.

Ved también

Estos conceptos se estudian en
el módulo "Juego de instruc-
ciones".

La organización￿o￿estructura￿del￿computador se refiere a las unida-
des funcionales del computador y al modo como están interconectadas.
Describe un conjunto de elementos que son transparentes al programa-
dor.

Los elementos habituales asociados a la organización o estructura del compu-
tador son los siguientes:





Sistemas de interconexión y de control.
Interfaz entre el computador y los periféricos.
Tecnologías utilizadas.

Teniendo en cuenta esta diferencia, podemos tener computadores con una
organización diferente, pero que comparten la misma arquitectura.

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El computador

Por ejemplo, los microprocesadores Intel64 tienen una organización diferente
de los microprocesadores AMD64, sin embargo, comparten una misma arqui-
tectura (excepto ciertas diferencias), la arquitectura que se denomina x86-64.

1.2. Tipos de arquitecturas

Aunque hablamos de conceptos de organización de los computadores, se man-
tiene tradicionalmente el término de arquitectura para distinguir los dos tipos
de organización más habituales: la arquitectura Von Neumann y la arquitec-
tura Harvard.

Se puede decir que la mayoría de los computadores actuales utilizan la arqui-
tectura Von Neumann, o una arquitectura Von Neumann modificada, ya que
a medida que los computadores han evolucionado se le ha añadido a esta ca-
racterísticas procedentes de la arquitectura Harvard.

La diferencia principal entre las dos arquitecturas se encuentra en el ma-
pa de memoria: mientras que en la arquitectura Von Neumann hay un
único espacio de memoria para datos y para instrucciones, en la arqui-
tectura Harvard hay dos espacios de memoria separados: un espacio de
memoria para los datos y un espacio de memoria para las instrucciones.

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El computador

2. Arquitectura Von Neumann

Como ya se ha comentado en la descripción de un computador hecha en el
apartado 1 del módulo, un computador está compuesto por los elementos si-
guientes: un procesador, una memoria, unidades de E/S y un sistema de inter-
conexión. Todos estos elementos están presentes en la arquitectura Von Neu-
mann.

En una máquina Von Neumann, la manera de procesar la información se es-
pecifica mediante un programa y un conjunto de datos que están almacena-
dos en la memoria principal.

Los programas están formados por instrucciones simples, denominadas ins-
trucciones máquina. Estas instrucciones son básicamente de los tipos siguientes:



Transferencia de datos (mover un dato de una localización a otra).

• Aritméticas (suma, resta, multiplicación, división).





Lógicas (AND, OR, XOR, NOT).

Ruptura de secuencia (salto incondicional, salto condicional, etc.).

La arquitectura Von Neumann se basa en tres propiedades:

1) Hay un único espacio de memoria de lectura y escritura, que contiene las
instrucciones y los datos necesarios.
2) El contenido de la memoria es accesible por posición, independientemente
de que se acceda a datos o a instrucciones.
3) La ejecución de las instrucciones se produce de manera secuencial: después
de ejecutar una instrucción se ejecuta la instrucción siguiente que hay en la
memoria principal, pero se puede romper la secuencia de ejecución utilizando
instrucciones de ruptura de secuencia.

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El computador

El objetivo de la arquitectura Von Neumann es construir un sistema fle-
xible que permita resolver diferentes tipos de problemas. Para conseguir
esta
  • Links de descarga
http://lwp-l.com/pdf16143

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