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Introducción MSc. Rina Arauz

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¿Que es un ordenador? Una computadora u ordenador es un aparato electrónico que tiene el fin de recibir y procesar datos para la realización de diversas operaciones. UNAN-Leon Introducción 3

Sistemas, complejidad y modelos n n Un ordenador es un sistema complejo que puede describirse mediante diferentes modelos en distintos niveles de una jerarquía de abstracciones. Sistema: conjunto de cosas que ordenadamente relacionadas entre sí contribuyen a un determinado objetivo. Sistema complejo: es el compuesto por un gran número de partes que actúan entre sí de manera no sencilla. n n n Modelo: sirve de representación para comprender, analizar, modificar, diseñar o experimentar con el sistema modelado. Niveles de una jerarquía de abstracciones: Cada nivel brinda cierta interfaz que abstrae los niveles inferiores permitiendo montar sobre ellos nuevos niveles aún más abstractos. UNAN-Leon Introducción 4

Niveles de una jerarquía de abstracciones: Cada nivel brinda cierta interfaz que abstrae los niveles inferiores permitiendo montar sobre ellos nuevos niveles aún más abstractos. UNAN-Leon Introducción 5

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Modelos de cada nivel n Cada nivel puede ser descrito utilizando diversos modelos: n n Modelo funcional: describe la función del sistema, sus acciones sobre el entorno y sus reacciones a éste. Modelo estructural: describe la organización del sistema como conjunto de partes relacionadas. La realización práctica de cada modelo puede llevarse a cabo de modos muy diferentes. A un mismo modelo funcional pueden corresponder distintos modelos estructurales. UNAN-Leon Introducción 7

Visión jerárquica de un computador n n Las primeras clasificaciones sólo diferenciaban entre el hardware y el software Actualmente una de las estructuras más utilizadas es la siguiente: Tarea: Investigue modelo funcional, estructural y realización práctica de cada uno de estos niveles y realice un esquema gráfico. UNAN-Leon Introducción 8 n

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Modelos de memoria UNAN-Leon Introducción 10

Modelos de memoria n La memoria (RAM, Memoria de Acceso Aleatorio) es dividida en celdas de tamaño fijo, normalmente 8 bits (tamaño del carácter representado en ASCII) UNAN-Leon Introducción 11

n n n 32 bits y 64 bits es un adjetivo usado en: Microarquitectura de CPU y ALU para describir registros, bus de direcciones, bus de datos, o instrucciones de 32 bits y 64 bits. La principal diferencia entre un procesador de 32 bits y uno de 64 bits es que el primero puede procesar secuencia de bits de hasta 32 bits, mientras que los procesadores de 64 bits pueden extender al doble esta capacidad. Hw de 32 bits cuyo software es conocido también como x 86 Hw de 64 bits cuyo software se conoce también como x 64 o un x 86 -64 al que a su vez también se conoce como AMD 64. Las nomenclaturas se refieren a cómo se almacenan los datos. Como su nombre sugiere, los sistemas de 32 bits almacenan sus datos en piezas de 32 bits, mientras que los otros lo hacen con piezas de 64. UNAN-Leon Introducción 12

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Registros n Los registros son las celdas básicas de memoria integradas en el procesador UNAN-Leon Introducción 14

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Formato de instrucciones n n Una instrucción consta habitualmente de un código de operación e información adicional para localizar los operandos si es que existen Posibles formatos de instrucción: CODOP Sin operandos CODOP Dirección 1 UNAN-Leon 1 operando Dirección 2 2 operandos Introducción 17

Con el nombre de MIPS se conoce a toda una familia de microprocesadores de arquitectura RISC desarrollados por MIPS Technologies. Los diseños del MIPS son utilizados en la línea de productos informáticos de Sistema de Información Geográfica; en muchos sistemas embebidos (dispositivos usados para controlar equipos, operación de maquinarias o plantas industriales ) ; en dispositivos para Windows CE (sistema operativo desarrollado por Microsoft para sistemas embebidos) ; routers Cisco; y videoconsolas como la Nintendo 64 o las Sony Play. Station, Play. Station 2 y Play. Station Portable. Más recientemente, la NASA usó uno de ellos en la sonda New Horizons. UNAN-Leon Introducción 18

Direccionamiento n Consideremos una instrucción del tipo ADD n n ADD: Destino Origen 1 + Origen 2 ¿Cómo referenciar los operandos? n n n La instrucción puede incluir las tres posiciones de memoria (origen 1, origen 2 y destino) Problema: instrucción muy larga Solución: empleo de registros: n Tres: Rx = Ry + Rz n n Dos: Rx = Rx + Ry n n I. e. Pentium Uno: Acc = Acc + Rx n n Típico de arquitecturas RISC Arquitecturas tipo acumulador Cero n UNAN-Leon Arquitecturas tipo pila como la Java Virtual Machine (JVM) Introducción 19

Modos de direccionamiento n Inmediato: la instrucción contiene el operando n n Directo: la instrucción contiene la dirección donde se encuentra el operando n n mov ax, [bx] Indexado: la instrucción especifica un registro que se emplea como índice y un offset n n mov ax, bx Indirecto por registro: la instrucción referencia a un registro que actúa como puntero al operando n n mov ax, [3 FB 0] Por registro: el registro especificado en la instrucción contiene el operando n n mov ax, 4 C 00 h mov ax, matriz[si] Base indexado: la instrucción especifica dos registros más un offset UNAN-Leon n mov ax, matriz[si][di] Introducción 20

Tipos de instrucciones n n n n De transferencia de datos n Mem – Mem, Mem – Reg, Reg – Mem, Reg - Reg Operaciones de dos elementos n ADD, SUB, AND, OR, XOR, etc. Operaciones de un elemento n Rotaciones, desplazamientos, negaciones, etc. Comparaciones y saltos condicionales n Saltos si igual, mayor, menor, etc. Llamadas y retornos a procedimientos n CALL y RET Llamada al sistema n SVC, SYSCALL, INT X, etc. Control de bucles n LOOP, DJNZ, etc. Entrada y salida n IN y OUT UNAN-Leon Introducción 21

Eventos síncronos y asíncronos n n n Un evento síncrono es aquel que se produce ligado al flujo de ejecución del programa Un evento asíncrono es aquel que se produce de un modo independiente al flujo de ejecución del programa Los eventos síncronos son reproducibles, cosa que no ocurre con los asíncronos. Un evento síncrono se desencadena siempre en el mismo punto de un programa si las condiciones son las mismas n Eventos Síncronos: traps y las llamadas al sistema (SVC). n Eventos Asíncronos: Las interrupciones. UNAN-Leon Introducción 22

Traps n n n Un trap es un evento síncrono que provoca la activación automática de un procedimiento iniciado como consecuencia de una condición especial. El procedimiento ejecutado cuando se produce el trap se denomina manejador de trap Ejemplos: n n n Overflow División por cero Violación de acceso a memoria Fallo de página Instrucción ilegal, etc. UNAN-Leon Introducción 23

Interrupciones Una interrupción es un evento asíncrono que provoca el cambio del flujo de control de un programa n Al producirse la interrupción se invoca de modo automático a un procedimiento conocido normalmente como manejador de interrupción n Cada interrupción lleva asociada una prioridad. n UNAN-Leon Introducción 24