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Elementos de un computador Arquitectura de computadores (repaso) Mario Medina [email protected] • Procesador Realiza el procesamiento de datos Controla la operación del computador Puede haber más de uno! Multi-core y many-core El procesador Elementos de un computador • Registros • Memoria Pocos (Pentium 4 tiene 128) Almacenamiento ultrarápido • Memoria cache Von • Unidades funcionales Jerarquía de memoria, Intel Core 2 Duo Ciclo de 0.68 ns • Memoria cache L1 32 KiB datos + 32 KiB instrucciones Compartida entre los cores Asociatividad de 8 64 bytes/línea Latencia de 3 ciclos (C) 2008 Mario Medina h Costo Almacenamiento h Dentro del chip placa madre h Fuera del PC h En movimiento de datos, op. gráficas • Procesador de 1.46 GHz por h Tamaño h Velocidad Neumann (D+I) o Harvard (D, I) ALU, Jerarquía CPU-Z: CPU • Memoria cache L2 1 a 6 MiB Asociatividad de 4 bytes/línea Latencia de 15 ciclos Compartida entre los cores 64 • Memoria RAM DDR2-533 Dual-rate ciclo RAM de 266 MHz 1 CPU-Z: Cache CPU-Z: Memoria Memoria secundaria Memoria terciaria • Disco magnético Fujitsu MHW2160 • CD 160 GB 5,400 RPM Latencia 5.56 ms Interfaz SATA:150 MiB/s Tiempo de búsqueda R/W: 12/14 ms Buffer interno: 8MiB • Blu-Ray 700 MiB (80 min) 1X: 150 KiB/s, 50X: 7.5 MiB/s • DVD 25 GB (Single layer) 4.5 MiB/s, 6X: 27 MiB/s 1X: • HD-DVD 3.78 15 1X: GiB (DVD-5) 1318 KiB/s, 16X: 21.1 MiB/s 1X: GB (Single layer) 4.5 MiB/s, 2X: 9 MiB/S Costo por gigabyte (Enero ’08) Características de una CPU • Memoria RAM • Registros internos de propósito general DDR2 2GB: $16K/GiB • Disco magnético Maxtor SATA 500 GB: $183/GiB • CD / DVD CD-R 700 MiB: $140/GiB 4.37 GiB: $46/GiB Blu-ray 25GiB: US$20 ($400/GiB) DVD-R (C) 2008 Mario Medina Usados para cálculos, ALU, etc. • Registros especializados Contador de programa Registro de instrucción Registro de estado Puntero a la pila Registros índices 2 Ejecución de instrucciones Decodificación de instrucciones • Ciclo lectura-ejecución • Determina la operación a realizar y los operandos PC apunta a próxima instrucción Instrucción es leída desde RAM a IR PC se autoincrementa Se decodifica la instrucción Se ejecuta la instrucción hDe Se ser necesario, se modifica PC actualiza el registro de estado Transferencias de datos entre CPU y memoria Transferencias de datos entre CPU y entrada/salida Transferencias de datos entre registros Procesamiento de datos Control de ejecución Ciclo básico de ejecución Interrupciones • Pero, esto se ve alterado por las interrupciones ... • Suspensión de un proceso causada por un evento externo a ese proceso Interrumpe la secuencia normal de ejecución de instrucciones hSecuencia normal puede continuar después de la interrupción Aumenta recursos Ciclo básico de ejecución con interrupciones Tipos de interrupciones • Generadas por el programa en ejecución División por 0 Rebalse aritmético Instrucción ilegal Acceso ilegal a memoria (C) 2008 Mario Medina la eficiencia en el uso de los • Generadas por agentes externos Timer Entrada/salida Falla de hardware 3 Procesamiento de interrupciones Estado de la memoria y CPU • Parte HW y parte SW CPU realiza salto a rutina de atención h Almacena estado actual de registros Rutina de atención procesa la interrupción h Recupera final estado al (C) 2008 Mario Medina 4
