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Tema 1: Introducción a
Estructura de Computadores
Conceptos básicos y visión histórica
Programa de Teoría
1. Introducción.
2. Lenguaje Máquina.
3. Lenguaje Ensamblador.
4. Ruta de Datos y Unidad de Control.
5. Unidad Aritmético-Lógica (ALU).
6. Sistema de Entrada-Salida.
7. Memoria.
Contenido
• ¿Qué es un computador?
• Descripción funcional:
Arquitectura de von Neumann
• Orígenes y evolución histórica.
• Parámetros característicos de un computador.
¿Qué es un computador?



Concepto de computador
Máquina de estados finitos: FSM
Arquitectura von Neumann



Ruta de datos
Unidad de Control
Memoria de programa y datos
FSM + Datapath
Arquitectura von Neumann

Ruta de datos



Unidad de control



Responsable de realizar cálculos
Registros, unidades funcionales,
unidades de interconexión
Responsable de ordenar cálculos
Secuenciador, registros, pilas...
Memoria de programa y datos
Estructura de un
computador
Procesador
Unidad
de Control
Salida
Memoria
Ruta de datos
Unidad
AritméticoLógica
Entrada
Computador
Ruta de datos

Unidades funcionales



Registros de la ruta de datos


Realizan operaciones aritméticas y/o
lógicas
ALUs, desplazadores, multiplicadores
Almacenan resultados temporales
Unidades de interconexión

Multiplexores y/o buses
Unidad de Control

Contador de programa



Registro de instrucción


Dirección de la instrucción en curso
Se incrementa en cada ciclo
Código de la instrucción en curso
Secuenciador


Genera señales para cada instrucción
Actualiza el Contador de Programa
Secuenciador

Captación de la instrucción




Leer dirección del Contador de Programa
Incrementar el Contador de Programa
Decodificación de la instrucción
Ejecución de la instrucción



Captura de operandos
Operación
Escritura de resultados
Ejemplo de procesador
Necesidad de cómputo
Antecedentes históricos

Ábaco

Máquina de Pascal (1642). Suma


Máquina de Leibniz (fin s. XVII).
Multiplica y divide
Telar de Jacquard (med. XVIII)
Tarjetas perforadas
El ábaco
La pascalina
La máquina de
calcular de Leibniz
Telar de Jacquard
La era moderna
Computadores mecánicos

Charles Babbage:

Máquina diferencial. Calcular tablas de
artillería.

Máquina analítica. Programable, con E/S,
memoria, unidad de cálculo
Computadores eléctricos

Clasificadora de Höllerith (1886):
Primer ordenador eléctrico
Charles Babbage
Máquina de diferencias
Charles Babbage
Ada
Lovelace
Máquina analítica
Clasificadora de Höllerith
Computadores
electromecánicos

Zuse (1941) primer computador de relés

Howard Aiken (IBM)

Mark I, II, III y IV (1943-52)
Electromecánicos: Mark I
Howard Aiken: “Si Babbage hubiera nacido en el
siglo XX nos habríamos quedado sin trabajo”
Computadores electrónicos
1ª generación: Válvula de vacío

ENIAC (1945-55), Eckert & Mauchly

John von Neumann: EDVAC (1945)



Bases de la arquitectura de computadores
moderna
EDSAC (Wilkes,1949): programa
almacenado y coma flotante
UNIVAC I (1951): computador
fabricado en serie
Electrónicos (válvulas):
ENIAC
John Mauchly
John P. Eckert
Computadores electrónicos
2ª generación: El transistor




1946: los laboratorios Bell inventan el
transistor
Leprechaun, 1956: primer computador basado
en transistores
Burroughs B5000: primer ordenador de
estructura de pila
IBM Stretch, IBM 1410, PDP-1 (DEC), UNIVAC
1100
El transistor: 2ª generación
/
Shockley
Bardain
Brattain
Electrónica integrada 3ª generación:
Circuito Integrado


J. Kilby inventa el circuito integrado en 1958

Inicialmente, es un chip con algunos
transistores (SSI)

A finales de los 60, ya son cientos de
transistores (MSI)

1975, decenas de miles de transistores en un
chip (LSI)
Grandes familias de computadores

Burroughs B2500, IBM 360, CDC 6500, PDP
5, UNIVAC 1108
Circuito integrado:
3ª generación
Jack Kilby
El microprocesador (4004)
¿4ª generación?
El Microprocesador


Intel 4004: primer microprocesador
comercial
Aparecen los lenguajes de
programación de alto nivel
Parámetros característicos

Tamaño de palabra

Frecuencia de reloj

Medidas de rendimiento

MIPS, MFLOPS

Pruebas sintéticas: SPECint, SPECfp
Conceptos importantes



Estructura de un computador

Descomposición funcional

Fundamentos de la ejecución de un
programa
Evolución tecnológica
Parámetros característicos y evaluación
del rendimiento