Resumen Arquitectura de Computadores Capítulo 2

Resumen  Arqui  Cap  2

Primera Generacio  n: Tubos de Vac´ıo

ENIAC:

El  ENIAC  fue  el  primer  computador  electronico  de  proposito  general del  mundo.  Era  enorme,  robusta,  consum´ıa  140  kilowatios  y  ten´ıa  la capacidad de realizar 5000 sumas por segundo.[pic 1]

El ENIAC era una  m´aquina  decimal  y no binaria  (nu´meros  represen- tados en decimal), la aritm´etica tambi´en era decimal.[pic 2]

M´aquina  de von Neumann:

La tarea de cargar y modificar programas en el ENIAC era muy tediosa.[pic 3]

Se  buscaba  que  el  programa  se  representara  de  forma  adecuada  para ser guardado en la memoria, junto a los datos.[pic 4]

✭Un computador podr´ıa conseguir sus instrucciones ley´endolas e la me- moria, y se podr´ıa hacer o modificar un programa colocando los valores en una zona de memoria. ✮ (Esta es la idea de programa almacenado)[pic 5]

La  idea  de  programa  almacenado  se  atribuye  a  los  disen˜adores  del[pic 6]

ENIAC, sobre todo al matem´atico John von Neumann.

Estructura  general  del computador  IAS:

✭Una memoria principal que almacena tanto datos como instrucciones. ✮[pic 7]

✭Una unidad aritm´etico-logica (ALU) capaz de hacer operaciones con datos binarios. ✮[pic 8]

✭Una unidad de control que interpreta las instrucciones en memoria y provoca su ejecuci´on. ✮[pic 9]

✭Un equipo de entrada salida (E/S) dirigido por la unidad de control. ✮[pic 10]

Aspectos  del IAS:

La  memoria  del  IAS  consiste  en  1000  posiciones  de  almacenamiento, llamadas palabras, de 40 d´ıgitos binarios (bits) cada una.[pic 11]

Los nu´meros se representan de forma binaria.[pic 12]

Cada nu´mero se representa con 1 bit de signo y 39 bits de valor.[pic 13]

Cada instrucci´on tambi´en tiene un codigo binario.[pic 14]

Una palabra puede contener tambi´en dos instrucciones de 20 bits, donde cada instrucci´on consiste en un codigo de operacion de 8 bits (codop) que  especifica  la  operacion  que  se  va  a  realizar  y  una  direccion  de  12 bits que indica una de las palabras de la memoria (enumeradas de 0 a[pic 15]

999).

La unidad de control dirige el IAS captando instrucciones de la memoria y ejecutando una a una.[pic 16]

Tanto la unidad de control como la ALU contienen posiciones de alma- cenamiento, llamadas registros, definidos as´ı:[pic 17]

Registros  del IAS:

MBR  -  Memory  Buffer  Register  (Registro  Temporal  de  Me- moria):  ✭contiene una palabra que debe ser almacenada en memoria, o es usado para recibir una palabra procedente de la memoria. ✮[pic 18]

MAR  -  Memory  Address  Register  (Registro  de  Direccion  de Memoria):  ✭especifica la direccion en memoria de la palabra que va a ser escrita o le´ıda en MBR. ✮[pic 19]

IR  -  Instruction  Register  (Registro  de  Instruccion):  ✭contiene los  ocho  bits  del  codigo  de  operacion  de  la  instruccion  que  se  va  a ejecutar. ✮[pic 20]

IBR - Instruction Buffer Register (Registro Temporal de Ins- trucci´on):  ✭empleado  para  almacenar  temporalmente  la  instruccion contenida en la parte derecha de una palabra en memoria. ✮[pic 21]

PC  -  Program  Counter  (Contador  de  Programa):  ✭contiene la direccion de la proxima pareja de instrucciones que van a ser captadas de la memoria. ✮[pic 22]

AC y MQ (Acumulador y Multiplicador cociente):  ✭Se emplean para almacenar operandos y resultados de operaciones de la ALU tem- poralmente.  Por  ejemplo,  el  resultado  de  multiplicar  dos  nu´meros  de cuarenta bits es un nu´mero de ochenta bits; los cuarenta bits mas sig- nificativos se almacenan en el AC y los menos significativos en el MQ. ✮[pic 23]

M´as  aspectos  del IAS:

El IAS opera ejecutando repetidamente un ciclo instruccion. Estos ci- clos instrucci´on constan de dos subciclos:[pic 24]

Ciclo de captaci´on,  durante ´este  ✭el  codop  de  la  siguiente  instruccion es cargado en el IR y la parte que contiene la direccion es almacenada en el MAR. Esta instruccion puede ser captada desde el IBR, o puede ser obtenida de la memoria cargando una palabra en el MBR, y luego en IBR, IR y MAR. ✮[pic 25]

(Cabe destacar que esto se realiza para ✭simplificar la electronica: se usa un solo registro para especificar la direccion en memoria para lectura o escritura, y un solo registro para la fuente o el destino. ✮)[pic 26]

Ciclo de ejecucio  n, se lleva a cabo una vez que el codop est[pic 27]

en el IR.

Los circuitos de control interpretan el codop y ejecutan la instruccip´n enviando las sen˜ales de control adecuadas par aprovocar que los datos se transfieran o que la ALU realice una operacion.

Tipos de instrucciones  del IAS:

Transferencia  de  datos:  ✭transferir  datos  entre  la  memoria  y  los registros de la ALU o entre dos registros de la ALU. ✮[pic 28]

Salto incondicional:  ✭normalmente la unidad de control ejecuta ins- trucciones  secuencialmente  en  la  memoria.  Las  instrucciones  de  salto pueden cambiar esta secuencialidad. Esto facilita las operaciones repe- titivas. ✮[pic 29]

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