PDF de programación - Estructura de Computadores 1 - Introducción a los computadores

Introducción a los computadores

Estructura de Computadores 1

Unidades funcionales básicas

UNIDAD CENTRAL

DE PROCESO

CONTROL

MEMORIA

A.L.U.

ENTRADA /

SALIDA

Unidades funcionales básicas

Breve historia de los

computadores

• Antecedentes:

– Ábaco (3000 A.C.)

– Regla de cálculo (1630):

• basado en logaritmos

– Telar Jaquard (1801)

• Primer programa almacenado (en

tarjetas metálicas)

ÁBACO

TELAR

REGLA DE CÁLCULO

Breve historia de los

computadores

• Generación cero (-1945)

RELE

– Computadoras mecánicas (relés)
– Pascal: calculadora mecánica

(1642)

– Babbage: máquina analítica (1834)

• Almacenaba números
• Precisiñon de 6 dígitos
• Novedosa estructura:

– Memoria
– Unidad de computo
– Entrada/salida

– Calculadoras automáticas (finales

de los años 30)

ERA MECÁNICA

PASCALINA

MÁQUINA DE BABBAGE

Breve historia de los

computadores

• Primera Generación (1945-1995)

– Los computadores usaban válvulas de

vacío

– ENIAC, primer ordenador

electrónico digital

• 30 toneladas, 140 Kw
• 6000 interruptores

– Sucesores:

• EDVAC (1945): programa

almacenado en memoria

• IAS Machine (1946): máquina de

von Neumann

• UNIVAC (1951): primer

ordenador digital comercial (¡¡48
unidades!!)

VÁLVULAS DE VACÍO

Eckert y Mauchly con el ENIAC

UNIVAC

Breve historia de los

computadores

• Segunda Generación (1955-1965)

– Se inventa el transistor (1948): primer
paso auténtico hacia la miniaturización

– TX0, primer computador

transistorizado

– DEC lanza el PDP-1 (1961)

• Comienza la industria de los

minicomputadores

– IBM saca la 7090 para cálculo

científico y la 1401 para aplicaciones
comerciales

– CDC 6600, primera máquina paralela

TX0

(1964)

• 10 veces más rápida que la anterior
• Su diseñador: CRAY

IBM 1401

PDP-1

Transistor tipo N

Ejemplo: Circuito a diseñar

VDDVDDVinVoutM1M2M3M4Vout2inoutVVBreve historia de los

computadores

• Tercera Generación (1960-

1980)
– Se inventa el circuito integrado

de silicio

– Computadores más pequeños,

más rápidos y más baratos

– IBM S/360 (1964)
– DEC distribuye el PDP-8 por

las universidades

• Primer miniordenador

comercial de éxito inmediato

– Intel 4004 (1971)

• 2300 transistores
• 4bits

PRIMER CIRCUITO INTEGRADO

IBM S/360

Intel 4004

Breve historia de los

computadores

• Cuarta Generación (1980 - )

– VLSI: Decenas y centenas de
millones de transistores en un
chip

– Nace el microporcesador

• Unidad de control + ALU

– IBM PC

• Componente estándares
• Arquitectura abierta
• Documentado
• Sin patentes
• Sistema operativo

independiente

– En 1983 Compaq saca el

primer IBM clónico

– Caída de precios

PENTIUM 4

i386

Intel 4004 (‘71)

Intel 8080

Intel 8085

Intel 8286

Intel 8486

Evolución del hardware

• Ley de Moore: El número de transistores en un chip se

duplica cada 18 meses

Cuarta Generación

La crisis del hardware

Procesadores Multicore

GPU (Graphics Processing Unit)

Evolución del hardware

• La evolución de los computadores se ha caracterizado

por:

– Aumento de la velocidad del procesador

– Disminución del tamaño de los componentes

– Aumento del tamaño de memoria

– Aumento de la capacidad de E/S y de su velocidad

AÑO

TECNOLOGÍA RELACIÓN RENDIMIENTO/UNIDAD DE COSTE

RENDIMIENTO

COSTE

1951

Válvula de
vacío

1965

Transistor

1975

Circuito
integrado

1

35

900

1995

VLSI

24000000

Evolución del software

HARDWARE

SOFTWARE
PARA EL SISTEMA

SOFTWARE
PARA LAS APLICACIONES

swap(int v[], int k){int temp; temp = v[k]; v[k] = v[k+1]; v[k+1] = temp;}swap: muli $2, $5,4 add $2, $4,$2 lw $15, 0($2) lw $16, 4($2) sw $16, 0($2) sw $15, 4($2) jr $31 00000000101000010000000000011000000000001000111000011000001000011000110001100010000000000000000010001100111100100000000000000100101011001111001000000000000000001010110001100010000000000000010000000011111000000000000000001000Binary machinelanguageprogram(for MIPS)C compilerAssemblerAssemblylanguageprogram(for MIPS)High-levellanguageprogram(in C)