Arquitectura De Microprocesadores 2p3k8

Arquitectura de Microprocesadores

Código: 2014-034

Arquitectura de computadoras

Universidad Mariano Gálvez Ingeniería en Sistemas de Información

Corresponde a la estructura, organización, e interconexión de las diversas partes de un computador

Arquitectura de computadoras

Arquitectura

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R.Mitnik

Almacenar Datos (leer - escribir). Almacenar Programas. Ejecutar operaciones sobre datos. Ejecutar algoritmos. Recibir nuevos datos. Entregar resultados.

Arquitectura de Computadores

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Arquitectura de computadoras

• ¿Que hace un computador?

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Fue un matemático húngaro-estadounidense, de ascendencia judía. Fue pionero de la computadora digital moderna y de la aplicación de la teoría operadora a la mecánica cuántica. Participó del Proyecto Manhattan

R.Mitnik

(28 de diciembre de 1903 - 8 de febrero de 1957)

Arquitectura de Computadores

John von Neumann (se pronuncia «fon noiman»)

Arquitectura de computadoras

Arquitectura Von Neumann

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El concepto de programa almacenado permitió la lectura de un programa directamente desde la memoria del computador, así como la ejecución de las instrucciones del mismo sin necesidad de un medio externo (cinta).

R.Mitnik Arquitectura de Computadores

Trabajó con Eckert y Mauchly en la Universidad de Pennsylvania, donde publicó un artículo acerca del almacenamiento de programas.

Arquitectura de computadoras

Arquitectura – Von Neumann

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Almacenar Datos (leer - escribir). Almacenar Programas. Ejecutar operaciones sobre datos. Ejecutar algoritmos. Recibir nuevos datos. Entregar resultados.

Memoria U

Arquitectura de Computadores

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R.Mitnik

• John Von Neumann propuso una manera de estructurar un computador.

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Arquitectura – Von Neumann

Input/Output 7

• U, Memoria e I/O se comunican a través de Buses.

Control Memoria

U

I/O

Control

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R.Mitnik

Data Bus

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Arquitecturas – Von Neumann

Address Bus 8

• El término proviene de la computadora Harvard Mark I, que almacenaba las instrucciones en cintas perforadas y los datos en interruptores.

R.Mitnik

• Datos • Instrucciones

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• Utiliza 2 memorias independientes

Arquitectura de computadoras

Arquitectura Harvard

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• Memorias de distinto tamaño

• bits de direccionamiento distintos

• Memorias con distinta tecnología • Disminuyó el cuello de botella en el a la memoria • Es utilizada esta arquitectura en controladores embebidos:

R.Mitnik

• Instrucciones y datos de distinto longitud

Arquitectura de Computadores

• Ventajas de la arquitectura Harvard

Arquitectura de computadoras

Arquitecturas - Comparación

• RAM para los datos • ROM para las instrucciones

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• Ventajas de la arquitectura de Von Neumann • Uso mas eficiente de la memoria

• Jerarquía de memoria no requiere estar dividida en 2

• Más simple arquitectónicamente

• Un solo tipo de instrucciones para acceder a memoria • Un solo bus de datos y de direcciones  Una misma forma de a datos e instrucciones

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Arquitecturas - Comparación

• Mayor flexibilidad

• Útil para el sistema operativo • Paginación a disco • Código auto modificante

 U con menos operaciones y mas flexible

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• Tradicionalmente los sistemas con microprocesadores se basan en esta arquitectura, en la cual la unidad central de proceso (U), está conectada a una memoria principal única (casi siempre sólo RAM) donde se guardan las instrucciones del programa y los datos. A dicha memoria se accede a través de un sistema de buses único (control, direcciones y datos)

Arquitectura de Computadores

R.Mitnik

Arquitectura de computadoras

Resumen

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Las principales limitaciones que nos encontramos con la arquitectura Von Neumann son: • · La limitación de la longitud de las instrucciones por el bus de datos, que hace que el microprocesador tenga que realizar varios s a memoria para buscar instrucciones complejas. • · La limitación de la velocidad de operación a causa del bus único para datos e instrucciones que no deja acceder simultáneamente a unos y otras, lo cual impide superponer ambos tiempos de .

R.Mitnik Arquitectura de Computadores

• En un sistema con arquitectura Von Neumann el tamaño de la unidad de datos o instrucciones está fijado por el ancho del bus que comunica la memoria con la U. • El tener un único bus hace que el microprocesador sea más lento en su respuesta, ya que no puede buscar en memoria una nueva instrucción mientras no finalicen las transferencias de datos de la instrucción anterior.

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Resumen

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• Este modelo, que utilizan los microcontroladores PIC, tiene la unidad central de proceso (U) conectada a dos memorias (una con las instrucciones y otra con los datos) por medio de dos buses diferentes. • Una de las memorias contiene solamente las instrucciones del programa (Memoria de Programa), y la otra sólo almacena datos (Memoria de Datos). • Ambos buses son totalmente independientes lo que permite que la U pueda acceder de forma independiente y simultánea a la memoria de datos y a la de instrucciones.

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R.Mitnik

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Resumen

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Ventajas de esta arquitectura: • · El tamaño de las instrucciones no esta relacionado con el de los datos, y por lo tanto puede ser optimizado para que cualquier instrucción ocupe una sola posición de memoria de programa, logrando así mayor velocidad y menor longitud de programa. • · El tiempo de a las instrucciones puede superponerse con el de los datos, logrando una mayor velocidad en cada operación.

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• Para un procesador de Set de Instrucciones Reducido, o RISC (Reduced Instrucción Set Computer), el set de instrucciones y el bus de memoria de programa pueden diseñarse de tal manera que todas las instrucciones tengan una sola posición de memoria de programa de longitud. • Además, al ser los buses independientes, la U puede acceder a los datos para completar la ejecución de una instrucción, y al mismo tiempo leer la siguiente instrucción a ejecutar.

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Resumen

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