organización del computador i - dc.uba.ar · - prácticas: 2 parciales (recuperatorios al final de...

Organización del Organización del Computador IComputador I

IntroducciónIntroducción

Quiénes somos

Profesores:Dr. Fernando Schapachnik (fschapac@dc)

Dr. Diego Fernández Slezak (dfslezak@dc)

Jefe de Trabajos Prácticos:Dr. Matías López y Rosenfeld (mlopez@dc)

Ayudantes de 1ra:Casi-Lic. Ignacio Vissani

Ayudantes de 2da:Paula Chocrón

Mariano Bianchi

Manuel Ferreria

Cursada Verano 2013Cursada Verano 2013Mecanismo de aprobaciónMecanismo de aprobación

- Prácticas: 2 Parciales (Recuperatorios al final de la cursada).- Prácticas: 2 Parciales (Recuperatorios al final de la cursada).

- Trabajos Prácticos: 2 talleres de laboratorio.- Trabajos Prácticos: 2 talleres de laboratorio.

- Teórica: Final obligatorio (incluyendo los temas de la bibliografía).- Teórica: Final obligatorio (incluyendo los temas de la bibliografía).

RecursosRecursos

- Página Web de la materia: - Página Web de la materia: http://www.dc.uba.ar/oc1http://www.dc.uba.ar/oc1

- Lista de mails: orga1-verano @ dc- Lista de mails: orga1-verano @ dc

- Libros:- Libros:

Andrew S. Tanenbaum, Andrew S. Tanenbaum, Structured Computer OrganizationStructured Computer Organization, Prentice Hall, 4ta , Prentice Hall, 4ta edición (en adelante).edición (en adelante).

William Stallings, William Stallings, Computer Organization and ArchitectureComputer Organization and Architecture, Prentice Hall, 5ta , Prentice Hall, 5ta edición (en adelante).edición (en adelante).

Linda Null, Julia Lobur, Linda Null, Julia Lobur, The Essentials of Computer Organization and The Essentials of Computer Organization and ArchitectureArchitecture, Jones and Bartlett, 2da edición., Jones and Bartlett, 2da edición.

http://www.dc.uba.ar/oc1

Filología de OC1(o de cómo debería haberse llamado Arquitectura y

Organización del Computador 1)

Organización del Organización del ComputadorComputador 1 1

Computador:Computador:

- Según wikipedia: - Según wikipedia: Una computadora o computador, Una computadora o computador, [...], es una máquina electrónica que recibe y [...], es una máquina electrónica que recibe y procesa datos para convertirlos en información útil.procesa datos para convertirlos en información útil.

- Según Stallings: - Según Stallings: Máquina digital electrónica Máquina digital electrónica programable para el tratamiento automático de la programable para el tratamiento automático de la información, capaz de recibirla, operar sobre ella información, capaz de recibirla, operar sobre ella mediante procesos determinados y suministrar los mediante procesos determinados y suministrar los resultados de tales operaciones.resultados de tales operaciones.

Filología de OC1(o de cómo debería haberse llamado Arquitectura y

Organización del Computador 1)

OrganizaciónOrganización del del Computador Computador 11

Organización vs ArquitecturaOrganización vs Arquitectura

ArquitecturaArquitectura: atributos : atributos visiblesvisibles al programador al programador

Set de registros internos, Set de instrucciones, bits utilizados para Set de registros internos, Set de instrucciones, bits utilizados para representar los datos, mecanismos de direccionamiento de memoria, representar los datos, mecanismos de direccionamiento de memoria, acceso a dispositivos de entrada y salida, etc.acceso a dispositivos de entrada y salida, etc.

OrganizaciónOrganización: cómo se : cómo se implementanimplementan

Señales de control, tecnología de la memoriaSeñales de control, tecnología de la memoria

Ejemplos: Ejemplos:

¿Las instrucciones las ejecuta directo el hardware o son interpretadas por microprogramas?¿Las instrucciones las ejecuta directo el hardware o son interpretadas por microprogramas?

¿La multiplicación es realizadad directamente por un componente o se realizan muchas sumas?¿La multiplicación es realizadad directamente por un componente o se realizan muchas sumas?

¿Por qué/para qué OC1?¿Por qué/para qué OC1?

Por qué estudiar organización y arquitectura Por qué estudiar organización y arquitectura de computadoras?de computadoras? Diseñar mejores programas de base:Diseñar mejores programas de base:

• compiladores, sistemas operativos, y driverscompiladores, sistemas operativos, y drivers Optimizar programasOptimizar programas Construir computadorasConstruir computadoras Evaluar su desempeñoEvaluar su desempeño Entender los “compromisos” entre poder de Entender los “compromisos” entre poder de

computo, espacio y costoscomputo, espacio y costos

Arquitectura vs. OrganizaciónArquitectura vs. Organización

Toda la familia x86 de Intel comparte la Toda la familia x86 de Intel comparte la misma misma arquitecturaarquitectura básica básica

Esto asegura la compatibilidad de códigoEsto asegura la compatibilidad de código Al menos la de programas antiguos. De hecho Al menos la de programas antiguos. De hecho

podemos ejecutar el DOS, diseñado para el podemos ejecutar el DOS, diseñado para el primer procesador de la familia (el 8086), en un primer procesador de la familia (el 8086), en un computador basado en, por ejemplo, i7.computador basado en, por ejemplo, i7.

La organización cambia entre diferentes La organización cambia entre diferentes versiones de una misma familiaversiones de una misma familia

Componentes de Arq. Y Org.Componentes de Arq. Y Org.

No hay una clara distinción entre asuntos No hay una clara distinción entre asuntos relacionados con la organización y los relacionados con la organización y los relevantes con la arquitecturarelevantes con la arquitectura

Principio de equivalencia Hardware-Software:Principio de equivalencia Hardware-Software:““Cualquier cosa que puede ser hecha por software Cualquier cosa que puede ser hecha por software

puede ser hecha en hardware y cualquier cosa puede ser hecha en hardware y cualquier cosa que puede ser hecha con hardware puede ser que puede ser hecha con hardware puede ser

hecha con software”hecha con software”

Estructura vs. FunciónEstructura vs. Función

La Estructura es la forma en que los La Estructura es la forma en que los componentes se relacionan entre sí.componentes se relacionan entre sí.

La función es la operación que realizan los La función es la operación que realizan los componentes individuales como parte de una componentes individuales como parte de una estructuraestructura

FuncionesFunciones

Las funciones básicas de una computadora Las funciones básicas de una computadora son:son:

Procesamiento de DatosProcesamiento de Datos Almacenamiento de datosAlmacenamiento de datos Transferencia de DatosTransferencia de Datos ControlControl

Visión FuncionalVisión Funcional

Transferencia de datos

Control

Almacenamientode datos

Procesamiento de datos

Computador

MemoriaPrincipal

EntradaSalida(I/O)

Sistema deInterconexión

(Bus)

periféricos

Líneas decomunicación

UnidadCentral deProceso(CPU)

Computador

Estructura (computadora)Estructura (computadora)

Computer UnidadAritmética y

Lógica

Unidadde

Control

InterconexiónInterna de la CPU

Registros

CPU

I/O

Memory

SystemBus

CPU

Estructura (CPU)Estructura (CPU)

CPU

Memoriade control

Unidad de controlde registros y

decodificadores

LógicaSecuencial

Registers

InternalBus

Unidad de Control

ALU

ControlUnit

Estructura (UC)Estructura (UC)

Un aviso de segunda mano…Un aviso de segunda mano…MHz??

MB??

PCI??USB??

L1 Cache??

¿Qué significa todo esto?

Un ejemploUn ejemplo

Medidas de Medidas de capacidadcapacidad y y velocidadvelocidad::• Kilo- (K) = mil = 10Kilo- (K) = mil = 1033 y 2 y 21010

• Mega- (M) = 1 millón = 10Mega- (M) = 1 millón = 1066 y 2 y 22020

• Giga- (G) = 1000 millones = 10Giga- (G) = 1000 millones = 1099 y 2 y 23030

• Tera- (T) = 1 billón = 10Tera- (T) = 1 billón = 101212 y 2 y 24040

• Peta- (P) = 1000 billones = 10Peta- (P) = 1000 billones = 101515 y 2 y 25050

Que una medida corresponda a potencias de 10 ó 2 depende de la magnitud a medir.

Algunas abreviaturasAlgunas abreviaturas

Hertz = ciclos por segundo (frecuencia)Hertz = ciclos por segundo (frecuencia) 1 MHz = 1,000,000 Hz1 MHz = 1,000,000 Hz 1GHz = 1,000 MHz1GHz = 1,000 MHz La velocidad del procesador se mide en MHz o GHz.La velocidad del procesador se mide en MHz o GHz.

Byte = unidad de almacenamientoByte = unidad de almacenamiento 1 KB = 21 KB = 21010 = 1024 Bytes = 1024 Bytes 1 MB = 21 MB = 22020 = 1,048,576 Bytes = 1,048,576 Bytes La memoria principal (RAM) se mide en MBLa memoria principal (RAM) se mide en MB El almacenamiento en disco se mide en GB para sistemas El almacenamiento en disco se mide en GB para sistemas

chicos, en TB para sistemas mas grandes.chicos, en TB para sistemas mas grandes. Word (palabra) = unidad de transferencia: cantidad de Word (palabra) = unidad de transferencia: cantidad de

bits que pueden moverse simultáneamente dentro de la bits que pueden moverse simultáneamente dentro de la CPUCPU

8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits8 bits, 16 bits, 32 bits, 64 bits


Medidas de Medidas de tiempotiempo y y espacioespacio::• Mili- (m) = milésima = 10Mili- (m) = milésima = 10 -3 -3

• Micro- (Micro- (µµ) = millonésima = 10) = millonésima = 10 -6 -6

• Nano- (n) = mil millonésima= 10Nano- (n) = mil millonésima= 10 -9 -9

• Pico- (p) = billonésima = 10Pico- (p) = billonésima = 10 -12 -12

• Femto- (f) = mil billonésima = 10Femto- (f) = mil billonésima = 10 -15 -15


Milisegundo = milésima de segundoMilisegundo = milésima de segundo El tiempo de acceso de los HD suele ser de El tiempo de acceso de los HD suele ser de 10 a 10 a

20 milisegundos20 milisegundos.. Nanosegundo = mil millonésima de segundoNanosegundo = mil millonésima de segundo

El tiempo de acceso a RAM suele ser de El tiempo de acceso a RAM suele ser de 50 a 70 50 a 70 nanosegundosnanosegundos..

Micron (micrómetro) = millonésima de un Micron (micrómetro) = millonésima de un metrometro Los circuitos en los chips de una computadora Los circuitos en los chips de una computadora

hasta hace algunos años se medían en hasta hace algunos años se medían en micrones micrones (o micras)(o micras). Actualmente se los mide en . Actualmente se los mide en nanometros (nanotechnology)nanometros (nanotechnology)


Notar que el tiempo de un ciclo es inversamente Notar que el tiempo de un ciclo es inversamente proporcional a la frecuencia del reloj.proporcional a la frecuencia del reloj.

Un bus operando a 133 MHz tiene un tiempo de Un bus operando a 133 MHz tiene un tiempo de ciclo de 7.52 nanosegundos (T = 1/F):ciclo de 7.52 nanosegundos (T = 1/F):

Volvamos al aviso...

133,000,000 ciclos/segundo = 7.52 ns/ciclo


El bus del sistema mueve datos dentro de la computadora. Cuando más rapido el bus mejor la performance. Este corre a 133MHz.

El microprocesador es el “cerebro” del sistema. Ejecuta las instrucciones de los programas. Este es un Pentium III (Intel) corriendo a 667MHz.


Las computadoras con Las computadoras con mucha memoria principalmucha memoria principal pueden correr programas pueden correr programas más grandes con mayor más grandes con mayor velocidadvelocidad que las computadoras que tienen poca que las computadoras que tienen poca memoria.memoria.

RAM es la sigla para nombrar a RAM es la sigla para nombrar a memoria de acceso memoria de acceso aleatorioaleatorio. Esto significa que si se conoce su locación, . Esto significa que si se conoce su locación, los contenidos pueden ser accedidos directamente (y los contenidos pueden ser accedidos directamente (y no en forma secuencial como por ejemplo las viejas no en forma secuencial como por ejemplo las viejas unidades de cinta).unidades de cinta).

El El cachecache es un tipo de es un tipo de memoria temporariamemoria temporaria que que puede ser accedida más rápidamente que la puede ser accedida más rápidamente que la memoria del sistema. Ambas son de tipo RAM.memoria del sistema. Ambas son de tipo RAM.


… y 2 niveles de cache de memoria, el cache de nivel 1 (L1) es más chica y (seguramente) más rapida que la cache L2.

Este sistema tiene 64MB de una memoria dinámica RAM sincrónica (SDRAM) . . .


Este es de 30GB. 7200 RPM es la velocidad de rotacion del disco. En gral, cuanto más rapido gira el disco más datos puede enviar a la RAM por unidad de tiempo.

La capacidad de HD determina la cantidad y el tamaño de los datos que podemos almacenar.


Un CD-ROM puede almacenar entre 640 y 700MB de datos. 48x describe su velocidad.

EIDE (enhanced integrated drive electronics): Especificación de la interfaz que describe cómo el HD debe comunicarse con otros componentes.


Este sistema tiene 4 puertos.

Los puertos permiten el movimiento de datos entre el sistema y los dispositivos externos.


Los puertos serial envían datos como una Los puertos serial envían datos como una serie serie de pulsosde pulsos sobre 1 o 2 líneas físicas de sobre 1 o 2 líneas físicas de transmisión. Se los denomina comúnmente transmisión. Se los denomina comúnmente puertos RS-232, por la norma que utilizan para puertos RS-232, por la norma que utilizan para manejar la transmisión de dichos pulsos.manejar la transmisión de dichos pulsos.

Los puertos paralelos envían los datos como Los puertos paralelos envían los datos como un un pulso sobre varias líneas de datospulso sobre varias líneas de datos..

USB, universal serial bus, es una interfaz serie USB, universal serial bus, es una interfaz serie mucho mas inteligente (y reciente) que se “auto-mucho mas inteligente (y reciente) que se “auto-configura” (plug and play).configura” (plug and play).


Los buses del sistema puede ser ampliados con buses dedicados a la E/S. El PCI, peripheral component interface, es un ejemplo.

Este sistema tiene dos dispositivos PCI: una tarjeta de sonido y un modem.


Además los computadores poseen internamente conectores para agregar dispositivos PCI si se los requiere.

El numero de veces por segundo que la imagen del monitor se refresca se llama “tasa de refresco”. El dot pitch se relaciona con cuan clara es la imagen.

Este monitor tiene un dot pitch de 0.24 mm y una tasa de refresco de 85Hz.

La tarjeta de video contiene memoria y programas para manejar el monitor.


El ejemplo … por dentroEl ejemplo … por dentro

organización del computador i - dc.uba.ar · - prácticas: 2 parciales (recuperatorios al final de...

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