DownloadEstructura y Operaci n de la Microcomputadora






Advertisement
Download Presentation
Comments
nhi
From:
|  
(959) |   (0) |   (0)
Views: 125 | Added: 03-06-2012
Rate Presentation: 2 0
Description:
2. Microcomputadora. Una microcomputadora es una computadora que tiene un microprocesador.El primer microprocesador comercial fue el Intel 4004, que sali
Estructura y Operaci n de la Microcomputadora

An Image/Link below is provided (as is) to

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use only and may not be sold or licensed nor shared on other sites. SlideServe reserves the right to change this policy at anytime. While downloading, If for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.











- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -




1. 1 Estructura y Operaci?n de la Microcomputadora Prof. Edgardo Vargas Moya

2. 2 Microcomputadora Una microcomputadora es una computadora que tiene un microprocesador. El primer microprocesador comercial fue el Intel 4004, que sali? el 15 de noviembre de 1971. Desde el lanzamiento de la computadora personal de IBM, el t?rmino computadora personal se aplica a las microcomputadora orientados a los consumidores. La primera generaci?n de microcomputadora fue conocida tambi?n como computadoras dom?sticas. Fue el lanzamiento de la hoja de c?lculo VisiCalc lo que hizo que los microcomputadoras dejasen de ser un pasatiempo para los aficionados de la inform?tica para convertirse en una herramienta de trabajo.

3. 3 Hoja de C?lculo VisiCalc

4. 4 Commodore 64 Tipo Computadora dom?stica Desarrollador Commodore International Comercializado Agosto 1982 Descatalogado Abril 1994 Procesador MOS Technology 6510 @ 0.985MHz -1.02 MHz Memoria 64 KB Pantalla Monitor tubo rayos cat?dicos / TV Sistema Operativo Commodore BASIC 2.0

5. 5 Elementos de la Microcomputadora Es importante distinguir entre microcomputadora (?C) y el microprocesador (?P). La ?C contiene varios elementos importantes entre los que encontramos los ?P el cual es un chip LSI que contiene al CU y al ALU. Entre los elementos de la ?C en adici?n al ?P encontramos los unidades de memoria (RAM, ROM), Unidades de I/O, etc. Estos elementos son construidos con chips LSI (Integraci?n a grande escala) los cuales le proporciona sus diferentes caracter?sticas dependiendo de su dise?o. Aunque los chips han evolucionado desde SSI a ULSI, siempre que se hace referencia a ellos se les conoce como LSI. La tecnolog?a LSI a permitido el desarrollo de microcontroladores los cuales incluyen ROM, RAM, EEPROM, Clock, MPU, convertidores A/D y circuitos I/O todo en un solo circuito. Ejemplo es el 68HC11 de Motorola.

6. 6 Visi?n Estructural ? Nivel Superior

7. 7 Estructura - El CPU (MPU)

8. 8 Microelectr?nica El aumentar el numero de transistores para incrementar el poder de la computadora se volvi? muy dif?cil debido al tama?o. Nace la Microelectr?nica lo que significa literalmente ?peque?a electr?nica? La computadora es hecha de compuertas l?gicas (AND, OR, NOT, etc.), celdas de memoria e interconexiones. Tercera generaci?n: Circuitos Integrados, 1958. Ejemplos de ellas: IBM System 360 y la DEC PDP-8. Estas pueden ser manufacturadas en semiconductores ej. silic?n

9. 9 Circuito Integrado Dimensiones de esta vista previa: 681 ? 599 p?xeles

10. 10 Circuitos Integrados Integraci?n a peque?a escala (SSI) - 1965 en adelante. Hasta 100 dispositivos en un chip Integraci?n a mediana escala (MSI) - 1971 Entre 100-3,000 dispositivos en un solo chip Integraci?n a grande escala (LSI) - 1971-1977 Entre 3,000 - 100,000 dispositivos en un solo chip Integraci?n a escalas mucho m?s grandes (MLSI) - 1978 Entre 100,000 - 100,000,000 dispositivos en un chip Integraci?n a escales muy grande (VLSI)- 1980 100,000,000 dispositivos en un chip Integraci?n a escales ultra grande (ULSI)- 1990 superior a 100,000,000 dispositivos en un chip

11. 11 Ley Moore Gordon Moore - cofundador de Intel junto a Robert Noyse y Ted Hoft en el 1965. Predijo que el n?mero de transistores en un chip se duplicar?a cada a?o. Desde el 1970 se duplica cada 18 meses. Desde el 1980 se duplica cada 12 meses. Desde el 1990 se duplica cada 6 meses. Desde el 2000 al presente se duplica cada 3 meses. Beneficios: El costo de los chips se ha mantenido sin cambio alguno. Alta densidad de empaque significa que los caminos son m?s cortos, haciendo una ejecutoria m?s alta en calidad y velocidad. Tama?os peque?os aumenta la flexibilidad.

12. 12 Ley Moore Consecuencias adversas Los circuitos el?ctricos disipan potencia. Cuando el n?mero de componentes integrados en un volumen dado crece, las exigencias en cuanto a disipaci?n de esta potencia, tambi?n crecen, calentando el sustrato y degradando el comportamiento del dispositivo. Soluci?n: Reducci?n de energ?a con la utilizaci?n de multi-n?cleos (Dual Core). Mas sistemas de enfriamientos. Otros.

13. 13 Arquitectura & Organizaci?n Arquitectura son aquellos atributos que son visibles para el programador y que tienen un impacto directo en la ejecuci?n l?gica del programa. Set de instrucciones, n?mero de bits usados para representar data, mecanismos de I/O, t?cnicas de registros de direcciones. Ej: si hay alguna instrucci?n aritm?tica Organizaci?n es como esos atributos son implementados a trav?s de sus unidades operacionales e interconexiones. Se?ales de control, interfaces, tecnolog?a de memoria. ej si hay alguna unidad de hardware de multiplicaci?n, o si es hecho por una suma repetitiva.

14. 14 Arquitectura & Organizaci?n La distinci?n entre arquitectura y organizaci?n es una muy importante. Diferentes modelos de computadora pueden diferir en su organizaci?n pero ser iguales en su arquitectura. Toda la familia Intel x86 en adelante comparten la misma arquitectura b?sica Todo familia IBM System/370 en adelante comparten la misma arquitectura b?sica. Esto nos d? compatibilidad en los c?digos At least backwards

15. 15 Organizaci?n del M68HC11

16. 16 Microcomputadora basada en el 68HC11

17. 17 Puertos B y C Un puerto es una serie de pines en un chip por el cual informaci?n digital es transmitida tanto hacia el MPU como hacia fuera. En el caso del 68HC11 estos puertos se identifican con los nombres de MODA y MODB. Estos pines determinan su modo de operaci?n. Cuando est?n en normal (MODA=MODB= 1) el puerto B act?a como salida para lo bits altos A8-A15 para el bus de direcci?n. Por otro lado el puerto C se utilizara para dos prop?sitos. En unos momentos se utilizara como salida para los bits bajos A0-A7 y en otros momentos como entrada para el MPU con los bits D0-D7.

18. 18 ?Qu? es un Bus? Un camino de comunicaci?n para conectar dos o m?s dispositivos. Usualmente es de tipo ?broadcast? (todos los dispositivos puede accederla). Usualmente agrupado: Un n?mero de canales es un ?bus? e.g. 32 bit de data bus es 32 canales separados de un bit (0 ? 1). As?, el Canal de Direcciones del Microprocesador puede "direccionar" m?s de 4 mil millones de combinaciones diferentes para el conjunto de 32 bits. Se clasifican en tres grupos: l?neas de datos, direcci?n y de control. Tambi?n hay l?neas de poder.

19. 19 Esquema de la Interconexi?n del b?s

20. 20 ?Como son los buses? L?neas paralela en los ?board? Cintas de cable ?Ribbon cables? Conectores removibles del ?mother boards? ej PCI Conjunto de cables

21. 21

22. 22 68HC11 Data Bus Lleva la data Entiende que no hay diferencia entre ?data? y ?instruction? en este nivel. El ancho es una parte determinante en el desempe?o. Se le conoce como ancho de banda (Bus Width) 8, 16, 32, 64 bit Mientras mas ancho en menos ocasiones el procesador tendr? que acceder las memoria u otro dispositivo de entrada. Mueve los datos entre los dispositivos del hardware: como el teclado, el esc?ner, el rat?n, Impresora, el Monitor o la tarjeta de Sonido, Disco Duro, el Disquete o la Memoria-Flash. Estas transferencias que se dan a trav?s del Bus de Datos son gobernadas por varios dispositivos y m?todos, de los cuales el Controlador PCI, "Peripheral Component Interconnect", Interconexi?n de componentes Perif?ricos, es uno de los principales el cual es como un sem?foro. El 68HC11 utiliza el Puerto C (D0-D7) lo cual consiste de palabras de 8 bits.

23. 23 68HC11 Address bus Est? vinculado al bloque de Control de la CPU para tomar y colocar datos en el Sub-sistema de Memoria durante la ejecuci?n de los procesos de c?mputo. Identifica el destino de la data e.g. CPU necesita leer una instrucci?n (data) de una localizaci?n dada de informaci?n. T?picamente son utilizadas para identificar las direcciones de los puertos de I/O. En un bus de 8 bit, las direcciones 01111111 o menos hacen referencia a localizaciones de memoria y direcciones 10000000 o mayor hacen referencia a equipos conectados a m?dulos I/O. El ancho del Bus determina la capacidad m?xima de la memoria del sistema. ej. 8080 tiene 16 ?bit address? bus dando 64k de espacio de ?address?. (2 ^ 16 = 65,536) En el caso del 68HC11 el address bus consiste de 16 bit lo cual representa 65,536 posibles direcciones. El 68HC11 se conecta al address bus con los pines A0-A15 utilizando el Puerto C (A0-A7) y el Puerto B (A8-A15).

24. 24 68HC11 Control Bus Este controla el acceso a las l?neas de datos y direcci?n ya que los m?dulos las comparten. Informaci?n de Control y sincronizaci?n. Se?al de memoria read/write. Pedido de Interruptor. Se?ales de reloj. En el 68HC11 las se?ales son generadas por los siguientes pines: Read/Write (R/W):este determina la direcci?n en el data bus. Si R/W = 1 esta en lectura y R/W = 0 en escritura. Address Strobe (SB): este cuando esta activado permita un address bus externo de 8 bits. Esto lo hace en ?high?. RESET: este cuando esta en ?low? hace que el circuito regrese a su estado inicial. Normalmente esta en ?high?. Interrupt Request (XIRQ, IRQ): estos e utilizaran cuando uno o mas dispositivos requieren la atenci?n del MPU. Esto lo hace en ?low?. Normalmente esta en ?high?.

25. 25 Problemas del b?s Muchos dispositivos en un bus nos lleva: Propagaci?n en retrasos Las trayectorias de datos largos significan que la coordinaci?n del uso del b?s puede afectar al adversamente el funcionamiento ya que hay retrasos en la se?al. El bus se puede convertir en un cuello de botella si la demanda en la transferencias de datos se acerca a la capacidad del bus. La mayor?a de los sistemas utilizan los b?ses m?ltiples para superar estos problemas

26. 26 ISA Tradicional (con cache)

27. 27 B?s de alto rendimiento

28. 28 Tipos de Bus

29. 29 Tipos de Bus ISA (Industry Standard Architecture): este se utilizaba para conectar equipos como el rat?n, tarjetas de sonido, tarjetas NIC y otros a baja velocidad. En la actualidad pr?cticamente se ha descontinuado su uso. PCI (Peripheral Component Interconnect): utilizado para tarjetas de video, sonido, SCSI (Small Computer System Interface) y otros a alta velocidad. Por lo menos es cuatro veces mas r?pido que el ISA. AGP (Accelerated Graphics Port): usado especialmente para video provee interfase dedicado entre la tarjeta de video y la memoria. Estos buses son controlados por los siguientes chips: North Bridge (el m?s grande) provee apoyo y control para la memoria principal, el cache y los PCIs. South Bridge provee control para los periferales y los controladores que no son esenciales para las PCs.

30. 30 Tipos de Bus Tarjetas internas PCI-Express: sustituye tanto a PCI como a AGP como nuevo est?ndar. Llega a ser 32 veces m?s r?pido que el PCI 2.1. VESA: utilizado sobre todo en equipos dise?ados para el procesador Intel 80486. (Existencia ef?mera y sustituido por PCI). MCA (Micro Channel Architecture): bus de 32 bits y funcionaba con una frecuencia de reloj ligeramente m?s elevada, 10 MHZ, permitiendo una velocidad m?xima de 20 MB/s. (propiedad de IBM y tambi?n de existencia ef?mera). AMR: el audio/m?dem rise, tambi?n conocido como AMR2 o AMR3 es un bus de expansi?n para dispositivos de audio o modems y presente en placas de Intel Pentium III, Intel Pentium IV y AMD Athlon. CNR(Communication and Networking Riser) es un bus de expansi?n en la placa madre para dispositivos como modems, tarjetas Lan o USB.

31. 31 Tipos de Bus Conexi?n exterior USB: Universal Serial Bus es un bus que sirve para conectar perif?ricos a una computadora. Fue creado en 1996 por siete empresas: IBM, Intel, Northern Telecom, Compaq, Microsoft, Digital Equipment Corporation y NEC. Se utiliza pr?cticamente para cualquier dispositivo. Firewire (IEEE 1394): es un bus est?ndar multiplataforma para entrada/salida de datos en serie a gran velocidad. Suele utilizarse para la interconexi?n de dispositivos digitales como c?maras digitales y videoc?maras a computadoras. Almacenamiento PATA o IDE SATA SCSI SAS Sustituir? al SCSI paralelo

32. 32 B?s del PCI Significa Interconexi?n de Componentes Perif?ricos. Intel lo lanza al dominio publico en el 1990. Gracias a ello: Se crea una gran industria. Todas las versiones son compatibles. Bus de 32 o 64. 50 l?neas.

33. 33 L?neas Requeridas del b?s del PCI L?neas del sistema. Incluyendo el reloj y el reajuste (reset). Direcci?n y Datos. Son 32 l?neas que son multiplexadas para address/data. Las otras l?neas son para interpretar y validar las l?neas de address/data. El Control de Interfase . Arbitraje. No compartido. Conexi?n directa al ?rbitro del b?s del PCI. L?neas del error.

34. 34 L?neas Opcionales del b?s del PCI L?neas de interrupci?n. No compartido. Ayuda del CACHE Extensi?n 64-bit del b?s. 32 l?neas adicionales. Tiempo multiplexado. 2 l?neas para permitir a los dispositivos acordar utilizar transferencia 64-bit.

35. 35 Dedicado vs. Multiplexado Dedicado Es una l?nea que es permanentemente asignada a una funci?n a un grupo especifico de componentes. Eg. L?neas separadas para los datos y de la direcci?n Multiplexado L?neas compartidas. Las direcciones y los datos comparten el mismo bus. Ventaja Pocas l?neas, por lo tanto menos espacio. Desventajas Controles m?s complejos. Reducci?n en ejecutar?a por falta de paralelismo.

36. 36 Arbitraje del b?s M?s de un m?dulo que controla el b?s. e.g. el CPU y controlador dma. Solamente un m?dulo puede usar el b?s de control temporalmente. El arbitraje puede ser centralizado o ser distribuido. Arbitraje Centralizado El acceso del b?s es controlado por un dispositivo de hardware. A este se le conoce como: Controlador del b?s. ?rbitro. Puede ser parte del CPU o estar separado. Arbitraje Distribuido Cada m?dulo puede demandar el b?s L?gica de control en todos los m?dulos permite que lo compartan entre si sin la necesidad de un controlador del bus.

37. 37 Sincronizaci?n Este termino se refiere a la coordinaci?n de acontecimientos en el b?s. Hay dos tipos: S?ncrono As?ncrono S?ncrono. Acontecimientos determinados por las se?ales del reloj. El b?s de control incluye la l?nea del reloj. Un solo 1-0 es un ciclo del b?s. Todos los dispositivos pueden leer la l?nea del reloj. Generalmente ocurre la sincronizaci?n en el borde principal. Generalmente un solo ciclo para un acontecimiento. As?ncrono. Los acontecimientos son determinados por los acontecimientos previos y no por las se?ales del reloj.

38. 38 Se?ales de Reloj El CPU utiliza un peque?o chip llamado sistema de reloj para sincronizar las operaciones de la computadora. La velocidad del reloj es la velocidad que tarda en ejecutar una instrucci?n. El prefijo utilizado para estos son los hertz lo cual significa ciclo por segundo. Los prefijos mas comunes son Mega (?M?, millones) y Giga (?G?, billones). Hoy d?a existen maquinas que pueden trabajar en los Tera (?T?, trillones). El 68HC11 utiliza un solo sistema de reloj llamado E-clock. Este puede ser usado tanto para funciones externas o internas. La frecuencia de la se?al es determinado por los componentes externos conectados a los pines EXTAL y XTAL. Los componentes incluyen: Combinaci?n de resistencias y capacitores. Un cristal de silic?n (quartz). La frecuencia aplicada a los pines EXTAL y XTAL siempre es cuatro veces mayor a la del E-clock. Ejemplo: Cuando se requiere que la frecuencia del E-clock sea de 2MHz entonces el cristal de silic?n en los pines de EXTAL y XTAL debe de ser de 8MHz.

39. 39 BIOS Basic Input/Output System Es una colecci?n de programas (software) que se envuelven para el funcionamiento de las tareas relacionadas con el hardware. Las funciones b?sicas del BIOS son: Iniciar pc (boot pc) Verificar la configuraci?n del hardware Proveer interfaz entre el software (OS) y el Hardware

40. 40 BIOS: Booting the PC Booting the PC: Es el proceso en el cual la computadora enciende y carga el sistema operativo. Mientras la computadora inicializa (boot) quien esta en el mando es el BIOS. Toda esta informaci?n que carga el BIOS est? guardada en el CMOS (Complementary Metal-Oxide Semiconductor). Hoy d?a hay versiones como el HCMOS la cual le da mayor rapidez al sistema operativo gracias a su nuevo dise?o. Este CMOS permite guardar la informaci?n durante a?os sin problemas a perderla. Se alimenta de una bater?a de muy bajo voltaje.

41. 41 BIOS Setup Program Access Keys AMI- Del Award- Del o Ctrl+Alt+Esc Compaq- F10 Dell- Del, F2, or Fn+F1 Gateway 2000- F1 Hewlett Packard- F1 IBM Aptiva- F1 Phoenix BIOS- F1 o F2

42. 42

43. 43


Other Related Presentations

Copyright © 2014 SlideServe. All rights reserved | Powered By DigitalOfficePro