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• Irvin Campos

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Seminario privado ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

ARQUITECTURA HARVARD Y ARQUITECTURA VON NEUMAN.

ARQUITECTURA HARVARD Y ARQUITECTURA VON NEUMAN.

Son dos arquitecturas distintas relacionadas con el uso y distribución de la memoria

ARQUITECTURA HARVARD. • Arquitectura Harvard: Este modelo, que utilizan los micro controladores PIC, tiene la unidad central de proceso (CPU) conectada a dos memorias (una con las instrucciones y otra con los datos) por medio de dos buses diferentes. • Sistema CERRADO, Ejemplo los Micro controladores PIC.

PIC 16 F 84

PIC 16 F 84

GRABADOR PIC PRO PIC

Ventajas arquitectura Harvard: 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. Son procesadores RISC (Computador de Juego de Instrucciones Reducido) .   El tiempo de acceso a las instrucciones

ARQUITECTURA VON NEUMAN.

• Arquitectura Von Neumann: Tradicionalmente los sistemas con microprocesadores se basan en esta arquitectura, en la cual la unidad central de proceso (CPU), 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). • Sistema ABIERTO, Ejemplo los Micro procesadores.

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 accesos 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

CISC vrs RISC

CISC vrs. RISC CISC: COMPLEX INSTRUTION SET COMPUTER vrs. RISC: REDUCED INSTRUCTION SET COMPUTER En el caso de los procesadores RISC una de sus características más importantes es la habilidad de manejar las interrupciones sin causar perjuicio al rendimiento general del procesador, algo que en el caso de los procesadores CISC es una seria limitación.

ARQUITECTURA INTERNA MICROPROCESADOR

EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR • En 1,971 intel Corporation introdujo el primer microprocesador del mundo el Intel 4004, un microprocesador de 4 bits que incluía 45 instrucciones y se ejecutaban en forma lenta a 50 KIPS (Kilo Instrucciones por segundo) . • Microprocesador 4040, versión mejorada del 4004 con velocidades mas altas.

EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR • Los microprocesadores de 4 bits todavía sobreviven en aplicaciones de bajo nivel como hornos de microondas y pequeños sistemas de control. • A finales de 1,971 intel Corporation introdujo un microprocesador de 8 bits, el 8008. Con una memoria de 16 Kbytes y con instrucciones adicionales (un total de 48), ejecutaba 50,000 instrucciones por segundo.

EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR • En 1,973 introdujo el primer microprocesador moderno de 8 bits, el 8080. No solo manejaba más memoria y efectuaba mas instrucciones , sino que las ejecutaba 10 veces mas rápido que el 8008, (500,000 instrucciones por segundo) y utilizaba 4 veces mas memoria (64 Kbytes).

EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR • En 1,977 intel Corporation introdujo una versión actualizada del 8080: El 8085 el cual procesaba 769,230 instrucciones por segundo , con 246 instrucciones y la introducción del generador de reloj interno, el controlador del sistema interno y la frecuencia de reloj mas elevada .

EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR • En 1,978 intel introdujo el microprocesador 8086 y un año después el 8088 ambos dispositivos son microprocesadores de 16 bits (ejecutando instrucciones en 2.5 MIPS o 2.5 millones de instrucciones por segundo y tanto el 8086 y el 8088 utilizaban 1 Mbyte de memoria, 16 veces más memoria que el 8085.

EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR • Los microprocesadores 8086 y el 8088 incluyeron una instrucción de multiplicar y dividir que faltaba en las versiones anteriores. El total de instrucción de estos micros eran variaciones de 20,000 instrucciones.

EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR • El microprocesador de 16 bits evolucionó debido a la necesidad de implantar sistemas de memora mas grandes. Las funciones tales como hojas de cálculo, procesadores de palabras, verificadores ortográficos y direcciones con base en computadora eran de memoria intensiva y requerían mas de 64 Kbytes de memoria encontrados en los microprocesadores de 8 bits. • En poco tiempo, un 1 MByte de memoria

EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR • El microprocesador de 16 bits evolucionó debido a la necesidad de implantar sistemas de memora mas grandes. Las funciones tales como hojas de cálculo, procesadores de palabras, verificadores ortográficos y direcciones con base en computadora eran de memoria intensiva y requerían mas de 64 Kbytes de memoria encontrados en los microprocesadores de 8 bits.

EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR • Microprocesador 80286. En poco tiempo, un 1 MByte de memoria resulto limitado incluso para hojas de calculo grandes y otras aplicaciones. Esto condujo a la introducción del microprocesador 80286 en 1,983. El cual es casi idéntico al 8086 y al 8088, excepto porque utiliza una memoria de 16 Mbtye en lugar de la memoria de 1 Mbyte. • La velocidad del reloj del 80286 se

ARQUITECTURA BASICA DEL MICROPROCESADOR 80286

ARQUITECTURA BASICA DEL MICROPROCESADOR 80286

El 80286 extrae sus instrucciones de la memora, pero lo hace de una manera completamente nueva, Los primeros microprocesadores obtenían una instrucción de la memoria y la ejecutaban, después buscaban la siguiente instrucción.

ARQUITECTURA BASICA DEL MICROPROCESADOR 80286

Este procesos continuaba a partir de una asignación en forma circular al momento que el microprocesador ejecutaba el software. El 80286 todavía saca instrucciones de memoria, pero cuando ejecuta una orden, el microprocesador ya ha extraído la siguiente y ha iniciado su procesamiento.

Operación del microprocesador 80286

Arquitectura básica de microprocesador 80286

ARQUITECTURA BASICA DEL MICROPROCESADOR 80286 • Unidad de bus BU. La unidad de bus controla los buses del sistema y distribuye información entre el microprocesador y la memoria o entrada-salida (E-S). También pasa información entre ella y la unidad de dirección, como entre la unidad de ejecución y la unidad de instrucción. Una característica importante de la Unidad de Bus es la cola de

ARQUITECTURA BASICA DEL MICROPROCESADOR 80286 • Unidad de instrucción IU. La unidad de instrucción recibe los códigos d operación desde la BU mediante la cola de prebusqueda y los decodifica. Estas instrucciones decodificadas pasan a otra cola llamada cola de instrucción localizada entre la IU y la unidad de ejecución. Esta cola tiene tres instrucciones de profundidad e

ARQUITECTURA BASICA DEL MICROPROCESADOR 80286 • Unidad de ejecución EU. La unidad de ejecución recibe la orden decodificada de la cola de instrucciones. La unidad de instrucción ejecuta las instrucciones que recibe de la cola y usa la BU para transferir los datos ente el 80286, la memoria y E-S.

ARQUITECTURA BASICA DEL MICROPROCESADOR 80286 • Unidad de dirección AU. La unidad de dirección genera todas las ordenes para la memoria y los accesos de E-S. La AU pasa la orden a la BU de tal manera que la memoria y la E-S se accedan. Asimismo, ejecuta la administración de memoria al usar una variedad de técnicas de traducción de dirección que convierten la dirección lineal.

ARQUITECTURA DEL MICROPROCESADOR 80286 Microprocesador 80286, Generador de reloj 82284, Controlador de bus de sistema 82288, memoria y dispositivos de E-S.

EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR • Microprocesador 80386. Las funciones empiezan a demandar velocidades de microprocesador mas rápidas, mas memoria y mayor anchura para los datos. Esto condujo a Intel a introducir el 80386 en 1986, este es un micro completo de 32 bits contiene un bus de datos de 32 bits y una capacidad de dirección de memoria de 32 bits.

EVOLUCIÓN DEL MICROPROCESADOR Items

80286

80386SX 80386DX

Registros Buses internos

16 bits

32 bits

32 bits

16 bits

16 bits

32 bits

Bus de datos

16 bits

16 bits

32 bits

Memoria principal

< 16 Mbytes