Vista de Alto Nivel del Funcionamiento del

Computador

Interconectividad

Del capítulo 3 del libro

“Organización y Arquitectura de Computadores” William Stallings

Concepto de Programa

Sistemas “cableados” son poco flexibles

Hardware de propósito general puede realizar diferentes tareas con las señales de control apropiadas

En vez de “re-cablear”, suministrar un nuevo conjunto de señales de control

¿Qué es un programa?

Una secuencia de pasos

En cada paso, se realiza una operación aritmética o lógica

Para cada operación, se necesita un conjunto diferente de señales de control

Unidad de control

Para cada operación, se tiene un código único

Ejemplo: ADD, MOVE

Un módulo hardware “lee” el código y genera las señales de control apropiadas

¡Esto es un computador!

Componentes

Unidad de Control y Unidad Aritmético-Lógica constituyen la CPU

Instrucciones y datos se tienen que introducir en el sistema y los resultados “salir” de él

Entrada/Salida

Se necesita almacenar las instrucciones y los datos

Memoria

ComponentesTop Level View

Ciclo de Instrucción

Dos pasos:

Captura (“Fetch”)

Ejecución

Ciclo de captura o búsqueda

El Contador de Programa (Program Counter, PC) mantiene la dirección de la próxima instrucción que tiene que capturar

El procesador “captura” la instrucción desde la posición de memoria a la que apunta el PC

Se incrementa el PC

A menos que se diga otra cosa (condiciones de salto)

Se carga la instrucción en el Registro de Instrucción (Instruction Register, IR)

El procesador “interpreta” la instrucción y realiza las acciones requeridas para su ejecución

Ciclo de ejecución

Procesador-memoria

Transferencia de datos entre la CPU y la memoria

Procesador-I/O

Transferencia de datos entre la CPU y el módulo de I/O

Procesado de datos

Se realiza alguna operación aritmética o lógica sobre datos

Control

Se altera la secuencia de operaciones

Ejemplo: salto

Alguna combinación de las anteriores

Ejemplo de ejecución de un programa

Conectividad

Todas las unidades deben estar conectadas

Diferentes tipos de conexión para diferentes tipos de unidades

Memoria

Entrada/Salida

CPU

Módulos del Computador

Conexionado de Memoria

Recibe y envía “datos”

Recibe “direcciones” (de localizaciones de datos)

Recibe “señales de control”

Read

Write

Conexionado I/O (I)

Similar a la memoria (desde el punto de vista del procesador)

Input

Recibe “datos” desde el periférico

Envía “datos” al procesador

Output

Recibe “datos” desde el procesador

Envía “datos” al periférico

Conexionado I/O (II)

Recibe “señales de control” desde el procesador

Envía “señales de control” a los periféricos

Recibe “direcciones” desde el procesador

Ejemplo: número de puerto para identificar al periférico

Envía “señales de control” al procesador (interrupciones)

Conexionado CPU

Lee (recibe) “instrucciones” y “datos”

Escribe (envía) “datos” de salida (después de procesados)

Envía “señales de control” a las otras unidades

Recibe (y actúa) “señales de control” (interrupciones)

Buses

Hay un determinado número de sistemas que se pueden interconectar

Las estructuras de buses sencillas y múltiples son las más habituales

Ejemplo: Bus de Control / Dirección / Datos

¿Qué es un Bus?

Un camino de comunicación conectando dos o más dispositivos

Las líneas de alimentación no se consideran buses

Bus de datos

Lleva “datos”

Ojo, no hay diferencia entre “datos” e “instrucciones” a este nivel

La “anchura” es clave para determinar las prestaciones del sistema

8, 16, 32, 64 bit

Bus de direcciones

Necesidad de identificar el origen y el destino de los datos

Ejemplo: la CPU necesita leer una instrucción (datos) desde una determinada posición de memoria

La anchura del bus determina la máxima capacidad de memoria del sistema

Ejemplo: el 8080 tiene un bus de direcciones de 16 bits lo que significa un espacio de direcciones de 64k

Bus de control

Información de control y temporización

Señales read/write de la memoria

Interrupciones

Señales de reloj

Esquema de Interconexión

Buses “físicos”

¿Cómo son los buses?

Líneas paralelas en las placas de circuito impreso

Cable plano

Conectores paralelos en las placas madre

Ejemplo: PCI

En general, conjunto de hilos

Arquitectura de Bus