Transcript Arquitectura del Computador Desarrollo Arquitectura de computadoras La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de.

Arquitectura del Computador
Desarrollo
Arquitectura de computadoras
La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura
operacional fundamental de un sistema de computadora. Es decir, es un modelo y
una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño
para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la
unidad central de proceso (UCP) trabaja internamente y accede a las direcciones
de memoria.
También suele definirse como la forma de seleccionar e interconectar
componentes de hardware para crear computadoras según los requerimientos de
funcionalidad, rendimiento y costo
El ordenador recibe y envía la información a través de los periféricos por medio de
los canales. La UCP es la encargada de procesar la información que le llega al
ordenador. El intercambio de información se tiene que hacer con los periféricos y
la UCP. Todas aquellas unidades de un sistema exceptuando la UCP se denomina
periférico, por lo que el ordenador tiene dos partes bien diferenciadas, que son: la
UCP (encargada de ejecutar programas y que esta compuesta por la memoria
principal, la UAL y la UC) y los periféricos (que pueden ser de entrada, salida,
entrada-salida y comunicaciones).
Una visión típica
de una
arquitectura de
computadora
como una serie de
capas de
abstracción:
hardware,
firmware,
ensamblador,
kernel, sistema
operativo y
aplicaciones.
Firmware
• Firmware o programación en firme, es un
bloque de instrucciones de programa para
propósitos específicos, grabado en una
memoria de tipo no volátil (ROM,
EEPROM, flash,...), que establece la
lógica de más bajo nivel que controla los
circuitos electrónicos de un dispositivo de
cualquier tipo.
hardware
Hardware típico de una
computadora personal.
1. Monitor
2. Placa base
3. CPU
4. Memoria RAM
5. Tarjeta de expansión
6. Fuente de alimentación
7. Disco óptico
8. Disco duro
9. Teclado
10. Mouse
kernel
• En informática, el núcleo (también conocido en español con el
anglicismo kernel, de la raíz germánica Kern) es la parte
fundamental de un sistema operativo. Es el software responsable de
facilitar a los distintos programas acceso seguro al hardware de la
computadora o en forma más básica, es el encargado de gestionar
recursos, a través de servicios de llamada al sistema. Como hay
muchos programas y el acceso al hardware es limitado, el núcleo
también se encarga de decidir qué programa podrá hacer uso de un
dispositivo de hardware y durante cuánto tiempo, lo que se conoce
como multiplexado. Acceder al hardware directamente puede ser
realmente complejo, por lo que los núcleos suelen implementar una
serie de abstracciones del hardware. Esto permite esconder la
complejidad, y proporciona una interfaz limpia y uniforme al
hardware subyacente, lo que facilita su uso para el programador.
kernel
Lenguaje ensamblador
• El lenguaje Assembly es un tipo de lenguaje de bajo nivel utilizado
para escribir programas informáticos, y constituye la representación
más directa del código máquina específico para cada arquitectura
de computadoras legible por un programador.
• Fue usado principalmente en los inicios del desarrollo de software,
cuando aun no se contaba con los potentes lenguajes de alto nivel.
Actualmente se utiliza con frecuencia en ambientes académicos y
de investigación, especialmente cuando se requiere la manipulación
directa de hardware, se pretenden altos rendimientos o un uso de
recursos controlado y reducido.
• Muchos dispositivos programables (como los microcontroladores)
aun cuentan con el Assembly como la única manera de ser
manipulados
Lenguaje ensamblador
•
•
Lenguaje de
máquina del
Intel 8088. El
código de
máquina se
resalta en rojo,
el equivalente
en lenguaje
assembler en
magenta, y las
direcciones de
memoria
donde se
encuentra el
código, en
azul.
Sistema Operativo
•
•
•
Un sistema operativo es un software de sistema, es decir, un conjunto de
programas de computación destinados a realizar muchas tareas entre las
que destaca la administración de los dispositivos periféricos.
Cuando se aplica voltaje al procesador de un dispositivo electrónico, éste
ejecuta un reducido código en lenguaje ensamblador localizado en una
dirección concreta en la ROM (dirección de reset) y conocido como reset
code, que a su vez ejecuta una rutina con la que se inicializa el hardware
que acompaña al procesador. También en esta fase suele inicializarse el
controlador de las interrupciones. Finalizada esta fase se ejecuta el código
de arranque (startup code), también código en lenguaje ensamblador, cuya
tarea más importante es ejecutar el programa principal (main()) del software
de la aplicación.1
Un sistema operativo se puede encontrar en la mayoría de los aparatos
electrónicos que utilicen microprocesadores para funcionar, ya que gracias
a éstos podemos entender la máquina y que ésta cumpla con sus funciones
(teléfonos móviles, reproductores de DVD, autoradios, computadoras,
radios, etc).
Sistema Operativo
Arquitectura del Computador
• Antes del año de 1945 las computadoras
eran equipos electromecánicos hechos de
tubos al vacio y de relays eléctricos.
• En el 1945 John von Newmann
desarrolló una versión de la máquina
EDVAC en la Universidad de Princeton.
• Este fué el primer sistema donde se
utilizó el concepto de programas
almacenados.
Arquitectura de von Neumann
La arquitectura de von Neumann es una familia
de arquitecturas de computadoras que utilizan el
mismo dispositivo de almacenamiento tanto
para las instrucciones como para los datos (a
diferencia de la arquitectura Harvard).
La mayoría de computadoras modernas están
basadas en esta arquitectura, aunque pueden
incluir otros dispositivos adicionales, (por
ejemplo, para gestionar las interrupciones de
dispositivos externos como ratón, teclado, etc).
Diagrama de la arquitectura von
Neumann.
arquitectura Harvard
El término Arquitectura Harvard originalmente se
refería a las arquitecturas de computadoras que
utilizaban dispositivos de almacenamiento
físicamente separados para las instrucciones y
para los datos (en oposición a la Arquitectura de
von Neumann). El término proviene de la
computadora Harvard Mark I, que almacenaba
las instrucciones en cintas perforadas y los
datos en interruptores.
arquitectura Harvard