Arquitectura Computadores

De Computacion

Quiero compartir la importancia de esta materia, para las personas que profesionalmente se quieran desempeñar en la línea de la arquitectura de computadoras, es una introducción tomada de da Web que considera lo siguiente: Cualquier usuario que desee adquirir un sistema informático, tanto si es una gran empresa como un particular, debe responder a una serie de preguntas previas: ¿qué se desea realizar con el nuevo sistema informático? ¿Cuáles son los objetivos a conseguir? ¿Qué software será el más adecuado para conseguir los objetivos marcados? ¿Qué impacto va a suponer en la organización (laboral o personal) la introducción del nuevo sistema informático? Así la disciplina dedicada a la construcción, estudio y aplicación de los computadores recibe el nombre de Arquitectura de Computadores y puede ser dividida en cinco partes fundamentales: entrada y salida, comunicaciones, control, procesamiento y almacenamiento. Esta es de interés tanto para los ingenieros en electrónica y computación, dedicados al diseño de hardware, como para los científicos en computación e ingenieros de software, dedicados al diseño de programas. Asimismo, la arquitectura de computadores es un concepto que integra software, hardware, algoritmos y lenguajes de programación para el procesamiento de datos y la generación de información.

[editar] Objetivos Generales

Comprender el funcionamiento del computador, desde dos puntos de vista externo e interno.te amo

[editar] Objetivos Especificos

Identificar los procedimientos de como instalar o mejorar su computadora.
Conocer cómo está constituido el computador, identificando los componentes principales.
Comprender su funcionamiento interno, interrupciones, ciclos de ejecución, entradas salidas.
Definir los buses, cómo funcionan, cómo se interconectan.
Identificarlos diferentes tipos de memoria junto con sus características principales
Conocer la jerarquía de los sistemas de memoria y así poder diferenciar capacidades, rapidez, costos.
Seleccionar el mejor método de E/S ya se programada, mediante interrupciones o acceso directo a memoria
Diferenciar los tipos de interfaces y reconocer cual de ellas es conveniente, tomando en cuenta los tiempos de respuesta necesarios
Conocer la organización del procesador
Descripción de la segmentación de instrucciones(pipelining)
Conocer las diferentes formas de representación de enteros en el procesador
Determinar cuales con las operaciones de la ALU y su proceso de operación.
Identificar los elementos esenciales de una instrucción del computador
Determinar como el concepto de micro operaciones que sirve como guía para el diseño de la unidad de control.

[editar] Bibliografía

Texto Básico:

Stallings William, ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES, DISEÑO PARA OPTIMIZAR PRESTACIONES, 5ta edición. Prentice Hall, 2000. ISBN: 84-205-2993-1

Bibliografía complementaria:

Martínez Garza Jaime y Olvera Rodríguez Jorge Agustín, ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES, Prentice Hall, 2000.
Hennessy John L. y Patterson David. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES. UN ENFOQUE CUANTITATIVO. McGrawHill, España, 1995

Referencias Internet:

[editar] Desarrollo del Aprendizaje

[editar] Capitulo1: ORGANIZACIÓN DEL COMPUTADOR

[editar] Datos Generales:

Texto Base	Stallings William, ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES, DISEÑO PARA OPTIMIZAR PRESTACIONES, 5ta edición. Prentice Hall, 2000. ISBN: 84-205-2993-1
Capítulo	1. Organización del Computador
Páginas	4 – 46
Horas de estudio empleadas para el desarrollo del contenido	4 horas

[editar] Propositos:

El propósito de este capítulo es conocer la naturaleza y características de los computadores. Identificar los procedimientos de como instalar o mejorar su computadora. Además de ayudarle a reconocer las partes de la computadora y la función cada uno de ellas.

[editar] Conceptos Claves:

Arquitectura.-

Atributos de un sistema visibles para un programador, atributos con un impacto directo en la ejecución lógica de un programa.

Organización.-

Unidades funcionales y sus interconexiones que dan lugar a especificaciones arquitectónicas. Detalles de hardware transparente al programador.

Equilibrio de prestaciones.-

Ajustar la organización y la arquitectura para compensar las desigualdades de capacidad entre los distintos componentes

[editar] Esquema de Estudio:

A continuación se detallan los temas que se deben desarrollar, una descripción general del mismo, y un conjunto de actividades que se recomienda sean desarrolladas para una mejor asimilación de los conceptos. Se han dispuesto las tres columnas de la derecha para llevar un control personal del tiempo de dedicación a cada tema, marcar las actividades que cada estudiante estima que necesita tutoría y realizar anotaciones personales..

Tema a revisar	Descripción del Contenido a revisar	Actividades Recomendadas
1.1. Organización del Computador	En el presente capítulo se pretende identificar los elementos principales del computador. Diferenciar que la arquitectura de la organización.	Discutir ventajas en inconvenientes de almacenar programas y datos en la misma memoria Ventajas de arquitecturas de computador central y arquitecturas de bus,
1.2. Estructura y funcionamiento	Se pretende reconocer las partes del computador y la función de cada una de ellas.	Según su criterio que estructura del computador es la mas adecuada, la visión desde los lo mas general a lo especifico o de los específico a los general, justifique sus respuesta.
1.3. Historia de computadores	Conocer como han venido evolucionado los computadores hasta llegar a computador actual	Según la evolución de los Pentium y Power Pc, cual de los dos evolucionó más rápido con mejores prestaciones.
1.4. Diseño para conseguir mejores prestaciones	Los factores a tomar en cuenta para el diseño de computadoras con altas prestaciones.	De que manera se puede ayudar a construir mejores prestaciones, ponga algunos ejemplos

[editar] Capitulo2: COMPONENTES DEL COMPUTADOR Y BUSES

[editar] Datos Generales:

Texto Base	Stallings William, ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES, DISEÑO PARA OPTIMIZAR PRESTACIONES, 5ta edición. Prentice Hall, 2000. ISBN: 84-205-2993-1
Capítulo	2. Componentes del computador y buses 4. Cálculo Deducción Natural
Páginas	50 - 89
Horas de estudio empleadas para el desarrollo del contenido	3 horas

[editar] Propositos:

El propósito de este capítulo es conocer los componentes de alto nivel y las interacciones entre ellos. Comprender su funcionamiento interno, interrupciones, ciclos de ejecución, entradas salidas. Definir los buses, cómo funcionan, cómo se interconectan.

[editar] Conceptos Claves:

Programa Cableado.-

Programación hardware, cuando cambiamos las tareas, cambiamos también en hardware.

Programación Software.-

En lugar de reconfigurar el hardware para cada programa unicamente se necesita proporcionar una nueva secuencia de códigos.

MAR(Registro de dirección de Memoria).-

Dirección en memoria de lectura o escritura.

MBR(Registro para datos de Memoria).-

Contiene el dato que se va a escribir en memoria o donde se escribe el dato que se va a leer en memoria.

Buffer.-

Contiene registros internos, para almacenar datos temporalmente hasta que puedan enviarse.

[editar] Esquema de Estudio:

Tema a revisar	Descripción del Contenido a revisar	Actividades Recomendadas
2.1. Componentes de Computador	En el presente capítulo se pretende reconocer las alternativas hardware y software. Identificar los componentes de alto nivel del computador.	La figura 3.2 presenta los componentes del computador explique como se conectan cada uno de ellos
2.2. Funcionamiento del computador	Identificar los ciclos de instrucción básica y su operación. Conocer el proceso de ejecución de tareas con interrupciones.	Realice la ejecución de un programa basándose en la figura 3.5 con códigos de operación 541 multiplicar a AC un dato de memoria
2.3. Estructura de Interconexión	Identificar las diferentes líneas para interconectar los módulos.
2.4. Interconexión de buses	Definir que es un bus su estructura, la jerarquía de buses. Conocer que elementos se consideran en el diseño de un bus.	Elabore un cuadro sinóptico de la estructura del bus PCI

[editar] Capitulo 3: MEMORIA

[editar] Datos Generales:

Texto Base	Stallings William, ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES, DISEÑO PARA OPTIMIZAR PRESTACIONES, 5ta edición. Prentice Hall, 2000. ISBN: 84-205-2993-1
Capítulo	3. Memoria
Páginas	92 - 171
Horas de estudio empleadas para el desarrollo del contenido	5 horas

[editar] Propósitos:

El propósito de este capítulo es identificar los diferentes tipos de memoria junto con sus características principales. Conocer las jerarquía de los sistemas de memoria y así poder diferenciar capacidades, rapidez, costos. Ejemplificar los tipos de memoria de acuerdo a la aplicabilidad y uso adecuados.

[editar] Conceptos Claves:

Palabra.-

Unidad natural de organización de la memoria.

Unidades direccionables.-

En la mayoría de los casos, la unidad direccionables es igual a la palabra. La longitud A de una dirección y el número N de unidades direccionables es 2A=N

Unidad de transferencia.-

Número de bits que se leen o escriben en memoria a la vez

Localidad de referencias

Tendencia de un procesador a acceder al mismo conjunto de lugares de memoria de forma repetida en periodo de tiempo corto

Bits de paridad.-

Dígito binario añadido a un grupo de dígitos binarios, para hacer la suma de todos los dígitos (unos) impares (paridad impar) o pares (paridad par).

[editar] Esquema de Estudio:

Tema a revisar	Descripción del Contenido a revisar	Actividades Recomendadas
3.1. Conceptos básicos del sistema de memoria	En el presente capítulo se pretende conocer las características de los sistemas de memoria, jerarquías de memoria.	Siguiendo el concepto de jerarquía de memoria, existe un tipo de memoria que ofrezca menor costo y mayor capacidad, justifique sus respuesta.
3.2.1. Memoria Interna	Identificar los tipos de memoria semiconductoras junto con su organización. Principios básicos de memoria cache y sus elementos de diseño.	Elabore un cuadro comparativo de los tipos de función de correspondencia
3.2.2. Memoria Externa	Conocer como se organizan los datos, como medir prestaciones, los niveles RAID e identificar los tipos de memorias ópticas.	Siguiendo el concepto de niveles RAID, de un ejemplo aplicativo para cada nivel

[editar] Capitulo 4: ENTRADA/SALIDA

[editar] Datos Generales:

Texto Base	Stallings William, ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES, DISEÑO PARA OPTIMIZAR PRESTACIONES, 5ta edición. Prentice Hall, 2000. ISBN: 84-205-2993-1
Capítulo	4. Entrada Salida
Páginas	174 – 217
Horas de estudio empleadas para el desarrollo del contenido	3 horas

[editar] Propósitos:

El propósito del presente capítulo es identificar los tipos de dispositivos tanto internos como externos. Ser capaz de seleccionar el mejor método de E/S ya se programada, mediante interrupciones o acceso directo a memoria. Diferenciar los tipos de interfaces y reconocer cual de ellas es conveniente, tomando en cuenta los tiempos de respuesta necesarios

[editar] Conceptos Claves:

ASCII.-

Codigo estandar americano para el intercambio de intercambio de información. Codigo de 7 bits usado para representar caracteres numéricos, alfanuméricos y especiales.

SCSI.-

El bus SCSI se constituye un bus de alto nivel de elevado rendimiento, que se ha constituído en el estandar para la conexión de * unidades de disco, practicamente en todos los servidores de alto rendimiento. FireWire.-

Bus en serie utilizado para comunicaciones desarrollado por Apple, pensado para interconectar aparatos electrónicos digitales de consumo, tales como videocámaras, reproductores de DVD,

[editar] Esquema de Estudio:

Tema a revisar	Descripción del Contenido a revisar	Actividades Recomendadas
4.1. Dispositivos externos	El presente capítulo se busca clasificar los dispositivos externos en categorías.
4.2. Módulos de Entrada/Salida	Conocer las funciones principales de los módulos de entrada salida y su estructura.
4.3. Entrada/Salida programada	Conocer como se envían los datos, órdenes e instrucciones entre el procesador y los módulos de entrada/salida	Basándose en la figura 6.6, realice un cuadro comparativo de la entrada/salida asignada a memoria y aislada
4.4. Entrada/Salida mediante interrupciones	Como superar las falencias que presenta la entrada/salida programada mediante el luso de interrupciones.	Indique como afectan las interrupciones en la E/S
4.5. Acceso directo a memoria	Comprender el funcionamiento del DMA y resaltar las ventajas de este contra E/S programada y con interrupciones.	Que diferencias presentas los tres tipos de configuraciones presentadas en la figura 6.14.
4.6. Canales y procesadores de E/S	Comprender como ha evolucionado el funcionamiento de las E/S y conocer cuales son las características de los canales	De los canales de entrada salida existentes cuales creer es el mas conveniente y por que?
4.7. La interfaz externa	Diferenciar los tipos de interfaces externas y sus configuraciones	Realice un cuadro comparativo entre el bus fireware y SCSI Pág. 201 texto base.

[editar] Capitulo 5: ARITMÉTICA DEL COMPUTADOR

[editar] Datos Generales:

Texto Base	Stallings William, ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES, DISEÑO PARA OPTIMIZAR PRESTACIONES, 5ta edición. Prentice Hall, 2000. ISBN: 84-205-2993-1
Capítulo	5. Aritmética del Computador
Páginas	266 – 309
Horas de estudio empleadas para el desarrollo del contenido	2 horas

[editar] Propósitos:

El propósito de este capítulo se basa en identificar los elementos fundamentales de la aritmética del computador. Conocer las diferentes formas de representación de enteros. Determinar cuales con las operaciones de la ALU y su proceso de operación.

[editar] Conceptos Claves:

Bit.-

Unidad mínima de almacenamiento, se representan con 1s y 0s.

Representación sesgada.-

La representación se obtiene sumando un sesgo o cantidad al valor del número. El sesgo suele ser: 2n-1

Acarreo.-

Dígito transferido de una columna de dígitos a otra de mayor potencia

[editar] Esquema de Estudio:

Tema a revisar	Descripción del Contenido a revisar	Actividades Recomendadas
5.1. La Unidad Aritmético Lógica	En el presente capítulo se analizará a nivel general como interactúa la ALU con el resto del procesador
5.2. Representación de enteros	Se cubrirán temas relacionados con la representación de enteros en complemento a dos, signo-magnitud, coma fija, conversión de longitud diferentes.	Evalúe como sería la representación de enteros de 8 bis, hacer referencia a la tabla 8.2
5.3. Aritmética con enteros	Analizaremos las funciones aritméticas comunes con número enteros representados en complemento a dos	Ejercitar sus conocimientos resolviendo por usted mismo los ejercicios de la figura 8.4 y 8.5
5.4. Representación en coma flotante	Reconocer las posibles limitaciones de los tipos de representaciones presentadas en el capítulo anterior y conocer como usar el estándar IEEE para la representación en coma flotante.	Indique como afectan las interrupciones en la E/S
5.5. Aritmética con coma flotante	Identificar operaciones principales, problemas comunes, algunas con-sideraciones sobre precisión, estándar IEEE para dicha aritmética	Realizar un tabla comparativa de semejanzas de los diversos tipos de precisión que existen

[editar] Capitulo 6 : REPERTORIO DE INSTRUCCIONES

[editar] Datos Generales:

Texto Base	Stallings William, ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES, DISEÑO PARA OPTIMIZAR PRESTACIONES, 5ta edición. Prentice Hall, 2000. ISBN: 84-205-2993-1
Capítulo	6. Repertorio de Instrucciones
Páginas	312 – 391
Horas de estudio empleadas para el desarrollo del contenido	3 horas

[editar] Propósitos:

El propósito de este capítulo es identificar los elementos esenciales de una instrucción del computador. Definir los códigos de operación y su funcionamiento. Conocer como ocurre la referencia a operandos

[editar] Conceptos Claves:

Procedimientos anidados.-

Se trata de un procedimiento que es ejecutado dentro de otro procedimiento

Big-Endian.-

Un dato numérico multi-byte que se almacena con el byte mas significatiivo en la dirección numérica mas baja.

Little-endian.-

Memorización con el byte mas significativo en la dirección mas alta.

Bi-endian.-

Maneja dos estilos de memorización big-endian y litle-endian

[editar] Esquema de Estudio:

Tema a revisar	Descripción del Contenido a revisar	Actividades Recomendadas
6.1. Características de las instrucciones de máquina	El presente capítulo, identifica los elementos de una instrucción máquina, la representación de instrucciones, los tipos de instrucciones, número de direcciones finalizando con el diseño del repertorio de instrucciones.
6.2. Tipos de operandos	Conocer los datos con los que trabajan las instrucciones máquina	Cual es la relación entre los tipos de datos de Pentium II y Power PC
6.3. Tipos de operaciones	Identificar los tipos de operaciones usadas en el repertorio reducido de instrucciones.	Hay algunas razones por las que son necesarias las operaciones de control de flujo, resúmalas brevemente.
6.4. Lenguaje Ensamblador	Presenta que ventajas se obtienen al escribir programas en lenguaje ensamblador.	Basándose en la figura 9.11 Realice el programa ensamblador para N=I*J+K

[editar] Capitulo 7: CPU

[editar] Datos Generales:

Texto Base	Stallings William, ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES, DISEÑO PARA OPTIMIZAR PRESTACIONES, 5ta edición. Prentice Hall, 2000. ISBN: 84-205-2993-1
Capítulo	7. CPU
Páginas	394 - 436
Horas de estudio empleadas para el desarrollo del contenido	3 horas

[editar] Propósitos:

El propósito de este capítulo es conocer la organización del procesador. Determinar los registros que constituyen la memoria interna del procesador. Descripción de la segmentación de instrucciones(pipelining)

[editar] Conceptos Claves:

Bifurcación.-

Una bifurcación (fork), hace referencia a que un programa crea una copia de sí mismo, que entonces actúa como un “proceso hijo” del proceso originario, ahora llamado “padre”. Más generalmente, una bifuración en un entorno multihilo significa que un hilo de ejecución se bifurca.

Sistema Analógico.- Técnica en la que las señales son transmitidas continuamente variando la frecuencia, amplitud o fase de la transmisión. Pipelining.-

La segmentación de cauce, también denominada pipeline, es una técnica empleada en el diseño de procesadores, basada en la división de la ejecución de las instrucciones en etapas, consiguiendo así que una instrucción empiece a ejecutarse antes de que hayan terminado las anteriores y, por tanto, que haya varias instrucciones procesándose simultáneamente.

[editar] Esquema de Estudio:

Tema a revisar	Descripción del Contenido a revisar	Actividades Recomendadas
7.1. Organización de procesador	El presente capítulo se basa en comprender la estructura interna de la CPU
7.2. Organización de registros	Identificar los tipos de registros de la CPU y la función de cada uno	Realice un tablas con las principales características de los tres ejemplos de organización de registros de microprocesadores, figura 11.3
7.3. Ciclo de instrucción	Obtener mas ciclos de instrucción en base a los elementales	Ejecute un instrucción de escritura basándose en la figura 11.6
7.4. Segmentación de instrucción	Conocer las estratégicas de segmentación y su aplicabilidad	Elabore un diagrama de flujo similar al de la figura 11.13, que indique el proceso de segmentación del Intel 80486

[editar] Capitulo 8: UNIDAD DE CONTROL

[editar] Datos Generales:

Texto Base	Stallings William, ORGANIZACIÓN Y ARQUITECTURA DE COMPUTADORES, DISEÑO PARA OPTIMIZAR PRESTACIONES, 5ta edición. Prentice Hall, 2000. ISBN: 84-205-2993-1
Capítulo	8. Unidad de Control
Páginas	532 – 554
Horas de estudio empleadas para el desarrollo del contenido	2 horas

[editar] Propósitos:

El propósito de este capítulo es determinar como el concepto de micro operaciones sirve como guía para el diseño de la unidad de control

[editar] Conceptos Claves:

Microoperaciones.-

Operaciones funcionales o atómicas de un procesador

[editar] Esquema de Estudio:

Tema a revisar	Descripción del Contenido a revisar	Actividades Recomendadas
8.1. Microoperaciones	Identificar las microoperaciones que implican dentro del ciclo de captación, indirecto, interrupción, ejecución e instrucción.	Identifique qué microoperaciones se pueden identificar en la figura 14.3
8.2. Control del procesador	Conocer los requisitos funcionales de la unidad de control junto con las señales de control necesarias para determinar el funcionamiento de la UC	En base a la figura 14.4 identifique los tres tipos de señales de la unidad de control.
8.3. Implementación cableada	Clasificar los tipos de implementación de Unidad de Control que existen

Obtenido de "http://www.utpl.edu.ec/ecc/wiki/index.php/Arquitectura_Computadores"

Arquitectura Computadores

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Tabla de contenidos

[editar] Objetivos Generales

[editar] Objetivos Especificos

[editar] Bibliografía

[editar] Desarrollo del Aprendizaje

[editar] Capitulo1: ORGANIZACIÓN DEL COMPUTADOR

[editar] Datos Generales:

[editar] Propositos:

[editar] Conceptos Claves:

[editar] Esquema de Estudio:

[editar] Capitulo2: COMPONENTES DEL COMPUTADOR Y BUSES

[editar] Datos Generales:

[editar] Propositos:

[editar] Conceptos Claves:

[editar] Esquema de Estudio:

[editar] Capitulo 3: MEMORIA

[editar] Datos Generales:

[editar] Propósitos:

[editar] Conceptos Claves:

[editar] Esquema de Estudio:

[editar] Capitulo 4: ENTRADA/SALIDA

[editar] Datos Generales:

[editar] Propósitos:

[editar] Conceptos Claves:

[editar] Esquema de Estudio:

[editar] Capitulo 5: ARITMÉTICA DEL COMPUTADOR

[editar] Datos Generales:

[editar] Propósitos:

[editar] Conceptos Claves:

[editar] Esquema de Estudio:

[editar] Capitulo 6 : REPERTORIO DE INSTRUCCIONES

[editar] Datos Generales:

[editar] Propósitos:

[editar] Conceptos Claves:

[editar] Esquema de Estudio:

[editar] Capitulo 7: CPU

[editar] Datos Generales:

[editar] Propósitos:

[editar] Conceptos Claves:

[editar] Esquema de Estudio:

[editar] Capitulo 8: UNIDAD DE CONTROL

[editar] Datos Generales:

[editar] Propósitos:

[editar] Conceptos Claves:

[editar] Esquema de Estudio:

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