ORGANIZACION Y ARQUITECTURA COMPUTACIONAL
_____Unidad III_____
3.1 ENTRADA/ SALIDA
Dispositivos Externos
Existe una gran variedad de dispositivos que pueden comunicarse con un ordenador de todos los posibles periféricos, algunos son de entrada, otros de salida y otros de salida y entrada como los modem.
E/S Básicos:
Monitor/Pantalla.
Mouse.
Teclado.
Almacenamiento:
Disco Duro.
CD.
DVD.
Impresión:
Impresora.
Escáner.
Comunicación con
Dispositivos Remotos:
Modem.
Acceso / Interfaz de red.
Multimedia:
Micrófono.
Parlantes.
Automatización y
Control
Alarmas.
Sensores.
Adquisición de datos.
Subtopic
Teclado / Monitor
Teclado:
Es el periférico de comunicación con el ordenador por excelencia mediante él damos las órdenes precisas para realizar aquellas tareas que queramos en el momento adecuado.
Monitor:
Es de los dispositivos de salida más importantes, porque es con el cual los usuarios interactúan con mayor frecuencia de diferentes formas: Rayos Catódicos - Monocromáticos - A color - de Pantalla plana - Cristal Liquido.
Controlador de Disco
Un controlador de disco es el conjunto de circuitos integrados que tienen como función organizar la lectura y escritura en las unidades de disco en una computadora.
Módulo de E/S
El módulo E/S es frecuentemente responsable de realizar una detección de errores, que puede ser avisado por el periférico ( por ejemplo, falta de papel en una impresora) o producirse por fallos de transmisión (error de paridad de un carácter transmitido).
Funciones de un Módulo
Control y Temporización.
Comunicación con la CPU.
Comunicación con los Periféricos.
Buffer de Datos: (Es un espacio de memoria, en el que se almacenan datos para evitar que el programa o recurso que lo requiere, ya sea hardware o software, se quede sin datos durante la transferencia).
Detección de Errores.
Estructura de un Módulo E/S
Conceptos básicos de E/S Programada
Intercambio de datos entre la CPU y el módulo.
La CPU tiene control directo sobre la operación
de E/S.
Comprobación del estado del dispositivo.
Envío de comandos de lectura/escritura.
Transferencia de datos.
La CPU espera que el módulo E/S termine la
operación.
Por lo tanto la CPU permanece ociosa durante un
período de tiempo (no deseable).
Acceso directo a Memoria
Santamaria (1993, p. 129) indica que: “Esto se debe efectuar
cuando las necesidades de transferencia sean muy frecuentes o cuando la máxima velocidad de transferencia por programa no sea suficiente para las necesidades del
periférico”.
Para efectuar el acceso directo a memoria debe ser preciso que:
El microprocesador se inhiba del gobierno de las líneas que serán utilizadas para el control de la transferencia, disponiendo las salidas de la CPU en estado de alta
impedancia y exista un hardware externo de control de la transferencia, para lo cual existen circuitos integrados controladores de DMA.
3.2 INSTRUCCIONES DE MÁQUINA
Características de las Instrucciones Máquina
El procesador es el delegado dentro del computador, de ejecutar las instrucciones máquina que componen los programas. El procesador o unidad central de procesamiento (CPU) consta de tres componentes fundamentales: la unidad aritmética lógica (ALU), los registros del computador que sirven como almacenamiento temporal de los datos e instrucciones que residen en la memoria principal del computador, y finalmente, la unidad de control (García, Carretero, García, y Exposito, 2015).
Tipos de Operandos
Especifican registros o posiciones de memoria de datos operandos. Los datos pueden ser:
Direcciones.
Números.
Caracteres o Datos Lógicos.
Tipos de Operaciones
Especifican operación a realizar:
Aritméticas y Lógicas.
Transferencia de Datos entre dos Registros.
Transferencia de Datos entre registros y memoria.
Transferencia de Datos entre dos posiciones de memoria.
E/S de Datos.
Control.
Problemas
3.3 INTRODUCCIÓN AL PROCESADOR
Organización del Procesador
Un procesador, incluye tanto registros visibles por el usuario como registros de control/estado. Los registros visibles por el usuario pueden ser de uso general o tener una utilidad especial, mientras que los registros de control y estado se usan para controlar el funcionamiento del procesador, un claro ejemplo es el contador de programa.
Captar instrucciones:
el procesador lee una instrucción de memoria (registro, cache o memoria principal).
Interpretar instrucción:
la instrucción se codifica para determinar qué acción es necesario.
Captar datos:
la ejecución de una instrucción puede exigir leer datos de memoria o de un módulo de E/S.
Procesar datos:
la ejecución de una instrucción puede exigir llevar a cabo alguna operación aritmética o lógica con los datos.
Escribir datos:
los resultados de una ejecución pueden exigir escribir datos en la memoria o en el módulo de E/S.
Organización de los Registros
Un computador emplea una jerarquía de memoria. En los niveles más altos de la
jerarquía, la memoria es más rápida, más pequeña y más cara (por bit). Dentro
del procesador hay un conjunto de registros que funciona como un nivel de
memoria por encima de la memoria principal y de la cache en la jerarquía.
Permiten al programador de lenguaje maquina o ensamblador minimzar las
referencias a memoria principal por medio de la optimización del uso de registros.
Procesamiento en cascada de Instrucciones
Instrucciones de transferencia de datos.
Instrucciones aritméticas.
Instrucciones lógicas.
Control de flujo.
Entrada/Salida.
Problemas
El Ciclo de Instrucción
Está compuestos por tres subciclos:
Captación: llevar la siguiente instrucción de la memoria a la CPU.
Ejecución: interpretar el código de operación y llevar a cabo la operación indicada.
Interrupción: si las interrupciones están habilitadas y ha ocurrido una interrupción, salvar el estado del proceso actual y atender la interrupción.
3.4 INTRODUCCIÓN A MICROPROCESADORES
Microoperaciones, Señales de Control
En lugar de reconfigurar el hardware para cada nuevo programa, el programador simplemente necesitaba proporcionar un nuevo conjunto de señales de control.
En lugar de reconfigurar el hardware para cada nuevo programa, el programador simplemente necesitaba proporcionar un nuevo conjunto de señales de control.
Luego se añadía un hardware de uso general para generar las señales de control a partir del código.
Nace un nuevo método denominado software (secuencia de códigos o instrucciones)..
Control de la CPU
Actúa como coordinadora de todas las tareas que ha de realizar la computadora. Asimismo, se encarga de manejar todas las órdenes que la computadora necesita para realizar la ejecución de las operaciones requeridas por los programas de aplicación.
Sus funciones básicas son:
Manejar todas las operaciones de acceso, lectura y escritura a cada una de las posiciones de la memoria principal donde se almacenan las instrucciones necesarias para realizar un proceso.
Interpretar la instrucción en proceso.
Realizar las tareas que se indican en la instrucción.
Problemas
Implementación cableada
De la computadora IAS surge el concepto de programa cableado es decir, un hardware específico para una tarea particular.
Si se deseaba realizar un cálculo concreto, se utilizaba una configuración de componentes lógicos diseñados específicamente para dicho cálculo.
La otra alternativa que surgió posteriormente fué construir una configuración de uso general de funciones lógicas y aritméticas.
El hardware realizaba funciones diferentes según las señales de control aplicadas.
Con el hardware de uso general, el sistema acepta datros y señales de control, y produce resultados
En lugar de reconfigurar el hardware para cada nuevo programa, el programador simplemente necesitaba proporcionar un nuevo conjunto de señales de control.
Las señales de control se suministraban desde el programa asosciando un código específico para cada posible conjunto de señales de control.
Luego se añadía un hardware de uso general para generar las señales de control a partir del código.