primer capitulo semana 2

Organización y Arquitectura de Computadoras -I

I-semestre 2011

Módulo 1:Componentes Generales del Computador

Por:

Ing. José Mendoza A.

Sistemas de Memoria

Sistemas de Memoria Características de los sistemas de memoria:

Ubicación Capacidad Unidad de transferencia Método de acceso Prestaciones Dispositivo físico Características físicas Organización

Características de los sistemas de memoria

UBICACIÓN Memoria interna

Memoria principal Memoria local de la CPU Memoria interna de la UC de la CPU


Memoria externa Dispositivos de almacenamiento periféricos

(discos, cintas, electrónicas) Accesibles por la CPU a través de controladores

E/S.


CAPACIDAD Memorias internas: se expresa generalmente en bytes o en

palabras Longitudes de palabra típicas: 8,16 y 32 bits Memorias externas: se expresa generalmente en bytes

UNIDAD DE TRANSFERENCIA Palabra

Unidad básica de organización de la memoria Unidades direccionables

2n = N n: longitud de dirección N: Nº de unidades direccionables

Unidad de transferencia Nº de bits que se leen o escriben en memoria a la vez Memorias externas: bloques


MÉTODO DE ACCESO

Acceso secuencial Organización en unidades de datos: Registros Acceso en una secuencia lineal específica Mecanismo de lectura/escritura compartida

que pasa de la posición original a la deseada Tiempo de acceso muy variable Ejemplo: cintas

Acceso directo Mecanismo de lectura/escritura que accede a

una vecindad, seguido de búsqueda secuencial hasta la posición final

Registros con una dirección física única Tiempo de acceso variable Ejemplo: disco


MÉTODO DE ACCESO Acceso aleatorio (Random)

Acceso a posiciones de memoria por cableado físico Una posición cualquiera puede ser direccionada y

accedida directamente Tiempo de acceso constante e independiente de

accesos previos Ejemplo: memoria principal

Asociativa Es de acceso aleatorio Una palabra se recupera basándose en una porción

de su contenido Tiempo de recuperación de un dato es constante Compara ciertas posiciones de bits de una palabra

buscando coincidencia de ciertos valores Ejemplo: memoria caché


PRESTACIONES Tiempo de acceso

Tiempo en que se realiza una operación de R/W para una memoria de acceso aleatorio (contado desde el instante en que se presenta una dirección a la memoria hasta que el dato ha sido memorizado)

Tiempo que tarda en situarse el mecanismo de R/W en la posición deseada

Tiempo de ciclo de la memoriaTiempo de acceso más un adicional hasta que pueda

iniciarse un segundo acceso a memoria Velocidad de transferencia

Velocidad con que se transfiere datos hacia o desde una unidad de memoria = frecuencia de acceso

Organización Elemento básico: celda de memoria Propiedades:

Presentan dos estables estables o semi-estables Puede escribirse en ellas Pueden leerse para detectar su estado

Celda

Escritura

Control

Entrada de datos

SelecciónCelda

Lectura

Control

DetecciónSelección

Estructura de memorias

Longitud de palabra

Dirección de memoria

0123

Datos

012

Nº de línea Etiqueta Bloque

Longitud de bloque

K palabras

2n-1

Memoria caché

Memoria principal

BUSES

Son el medio de comunicación que utilizan los diferentes componentes del procesador para intercambiar información entre sí, eventualmente los buses o una parte de ellos estarán reflejados en los pines del encapsulado del procesador.

En el caso de los microcontroladores, no es común que los buses estén reflejados en el encapsulado del circuito, ya que estos se destinan básicamente a las E/S de propósito general y periféricos del sistema.

Existen tres tipos de buses: Dirección: Se utiliza para seleccionar al

dispositivo con el cual se quiere trabajar o en el caso de las memorias, seleccionar el dato que se desea leer o escribir.

Datos: Son los datos de los programas o aplicaciones.

Control: Se utiliza para gestionar los distintos procesos de escritura lectura y controlar la operación de los dispositivos del sistema.

BUSES

BUSES Estructuras de interconexión en la red de módulos

elementales (CPU, memoria, E/S) Funciones del bus

Soportar la información a transmitir Realizar el tratamiento electrónico y físico de

las señales Evitar los ruidos Garantizar la correcta comunicación entre los

elementos que comparten el bus Realizar el arbitraje y la sincronización

Grupos funcionales: Bus de datos Bus de direcciones Bus de control

Buses

Tipos de transferencias: Memoria a CPU CPU a memoria E/S a CPU CPU a E/S Memoria a E/S y viceversa Otras funciones (control):

Consulta del estado de un dispositivo

Reconocimiento de la transferencia

Petición/cesión de bus Reloj

E/S CPU Memoria

E/S CPU Memoria

DOS BUSES

UN BUS

Estructura del bus Líneas de datos

Transferencia de bits Anchuras típicas: 8, 16, 32 bits

Líneas de dirección Designa fuente o destino Anchura del bus de direcciones determina la máxima

capacidad de memoria direccionable en el sistema Direccionamiento de puertos de E/S

Líneas de control Control de acceso y uso de líneas de datos y

direcciones Transmisión de información de temporización entre

módulos (validez de datos y direcciones) Transmisión de órdenes que indican operaciones a

realizar

Modo de operación Maestro (CPU y DMA)

Inicia y dirige la transferencia Esclavo (Memoria e interfaz E/S)

Obedece y accede a peticiones del maestro Enviar información de un módulo a otro:

Obtener el uso del bus Transferir los datos por el bus

Obtener información de otro módulo: Obtener el uso del bus Transferir la petición de información con las líneas de

dirección y control adecuadas Esperar a que envíen los datos

Elementos de diseño de un bus (2)

Tipos de buses Dedicadas

Permanentemente asignadas a una función o a un subconjunto físico de componentes del computador

Ejemplos: líneas para datos y líneas para direcciones; bus de E/S

Ventaja: elevado rendimiento Desventaja: mayor tamaño y costo

Multiplexadas en el tiempo Se transmiten direcciones y datos por las mismas

líneas, añadiendo una línea de control que indica validez de la dirección

Ventaja: ahorro de espacio y costo Desventaja: módulos con circuitos adicionales; cuello

de botella por demanda en el uso del bus

Elementos de diseño de un bus (5)

Anchura del bus Afecta a las

prestaciones del sistema

Cuanto más ancho es el bus de datos, mayor es el número de bits transmitidos a la vez

Cuanto más ancho es el bus de direcciones, mayor es el rango de posiciones a las que se puede hacer referencia

Tipos de transferencia de datos (2)

Operación de escritura (multiplexada)

Operación de lectura (multiplexada)

Dirección Dato(primer ciclo) (segundo ciclo)

Tiempo

Dirección DatoTiempo

de acceso

Dirección

Dato

Tiempo

Dato y dirección enviados por el maestro en el mismo ciclo, sobre líneas distintas

Operación de escritura (no multiplexada)

Dirección

Dato

Tiempo

Operación de lectura (no multiplexada)

Tipos de transferencia de datos (3)

Dirección Lectura de dato

Escritura de dato

Operación de lectura-después de-escritura

Dirección Dato Dato

Transferencia de bloques

Dirección Lectura de dato

Escritura de dato

Operación de lectura-modificación-escritura

Dato

Jerarquía del bus

Bus de expansión

Bus de sistema

Bus localCPU Caché

Controlador

Memoria Principal

Red SCSI Interfaz Módem Serie

Arquitectura de altas prestaciones

Bus de sistema

Memoria Principal

Bus de expansión

Bus local

CPU Caché/Adaptador

FAX

SCSI

Interfaz Módem Serie

Video Gráficos Bus de alta velocidad

Preguntas ?

Continuará…

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