Arquitectura
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Atributos que tienen un impacto directo en la ejecución de un programa.
Características del sistema que son visibles al programador.
Es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de
computadora.
Atributos:
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El conjunto de instrucciones.
El número de bits.
Mecanismos de Entrada/Salida.
Técnicas para direccionamiento de memoria.
Organización
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Es transparente al programador.
La Organización o estructura se refiere a las unidades funcionales y sus interconexiones.
Estructura lógica que da forma a su arquitectura.
Atributos:
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Señales de control
Interfaces entre el computador y los periféricos.
Tecnología de memoria usada.
Datos
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Los computadores manejan datos representados como una secuencia de bits.
Los datos pueden ser numéricos y no numéricos.
Datos no numéricos: Representación ASCII de los caracteres (cada uno ocupa 1 byte).
Datos Numéricos
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Enteros o punto fijo.
Reales o punto flotante.
Representación Signo y magnitud
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Unir un bit de signo a cualquier codificación deseada de números naturales.
El bit mas significativo representa el signo: 0 si es positivo y 1 si es negativo.
Los n-1 bits menos significativos representan la magnitud.
18=00010010
-18=10010010
Número punto fijo
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Consta de una parte entera o integral y una parte fraccional.
Se representan mediante los mismos métodos discutidos para enteros con signo:
magnitud con signo, y métodos de complemento
Numero punto flotante
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S: Trivial, Si el número es negativo tomará el valor de 1, caso contrario el valor de 0.
E=E2+(127)2
M=parte a la derecha del punto.
Von Neumann
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Diseñó que usa una memoria para almacenar instrucciones y datos.
Von Neumann y sus tres componentes
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Memoria
Unidad de proceso (unidad central de proceso)
Equipo entrada/salida
Componentes Actuales de la computadora que se ajustan a Von Neumann
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Unidad de procesamiento
Memoria Principal
Módulo entrada/salida
Sistema de interconexión
Procesador
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Su función es interpretar las instrucciones de un programa informático mediante la
realización de las operaciones. (ejecuta instrucciones).
Se encarga del procesamiento de los datos
Sus partes lógicas: unidad aritmética lógica, registros, unidad de control, sistema de
interconexión.
Todos los procesadores tienen la misma cantidad de bits
Entrada/Salida
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Transfiere los datos entre la computadora y el entorno externo
Memoria
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Almacena datos e instrucciones
Sistema de interconexión
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Interconectar todas las partes internas.
Registro
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Almacenamiento interno, tamaño fijo y poca capacidad.
El tamaño de los registros se mide al número de bits.
El número de registros depende de la arquitectura del procesador.
Los registros proporcionan un almacenamiento interno al procesador.
Unidad de control
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Instrucciones en memoria
La unidad de control va a emitir el flujo de los datos, dice que es lo que va a hacer.
La que ejecuta la instrucción es la ALU
ALU
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Realiza operaciones lógicas.
La ALU es como una letra V
Manejo de Instrucciones
El funcionamiento de la CPU está determinado por las instrucciones que ejecuta
(instrucciones máquina o instrucciones de computador).
El conjunto de instrucciones distintas se denomina “repertorio de instrucciones”.
Repertorio de Instrucciones
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Conjunto de instrucciones que son entendidas por CPU
Códigos máquina
Generalmente representadas en código ensamblador
Elementos de una instrucción máquina
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Código de operación (Codop)
Referencia de datos fuente
Referencia al operando resultado
Referencia a la siguiente instrucción
Representación de las instrucciones
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Cada instrucción dentro del computador se representa en una secuencia de bits
Para facilitar la representación se usan representaciones simbólicas, tenemos.
− ADD Sumar
− SUB restar
− MPY Multiplicar
− DIV Dividir
− LOAD Cargar datos
Tipos de Instrucciones
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De procesamiento de datos
De almacenamiento de datos
De transferencia de datos
De Control
Tipos de operando
Las instrucciones máquina operan con datos
Las categorías más importantes de datos son:
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Números
Caracteres
Datos Lógicos
Direcciones
Tipos de Operaciones
Los códigos de operación varían de una máquina a otra, pero las operaciones son las
mismas. Los tipos de operaciones son:
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Transferencia de datos
Aritméticas
Lógicas
Conversión
Entrada/Salida
Control del sistema
Control de flujo
Lenguaje ensamblador
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La CPU puede interpretar y ejecutar instrucciones máquina.
Estos son números binarios almacenados en el computador.
Para programar todas estas operaciones es necesario utilizar sentencias en lenguajes
máquina.
Ejecución de un programa
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El programa a ejecutar consta de un conjunto de instrucciones
almacenadas en memoria.
El procesador lleva a cabo el trabajo, ejecutando las
instrucciones especificadas en el programa.
El procesador (1) trae las instrucciones desde la memoria, una
cada vez y (2) ejecuta cada instrucción.
Los dos pasos se llaman ciclo de lectura (fetch) y ciclo de
ejecución.