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MICROPROCESADORES II
Capítulo 1
OBJETIVOS
1- Diagrama de bloques de una computadora.
2- Ciclos de carga, ejecución.
3- Bus de control, datos y direcciones.
4- Evolución de las computadoras.
5- Computadoras con interés histórico.
6- Diferencias entre un microprocesador,
microcomputador y microcontrolador.
7- Procesador digital de señales ( DSP ).
8- Microprocesadores Intel 80x86.
9- Modo de operación real, protegido y virtual 80x86.
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MICROPROCESADORES II
Capítulo 1
PRIMERAS COMPUTADORAS.
- ENIAC
Universidad de Pennsylvania 1946.
24 m. de largo 5,5 m. de alto 140 m2 de área.
18000 TUBOS DE VACÍO
Programada con 6000 interruptores y cables.
- EDVAC
En la misma universidad.
Diseñada por Van Neumann, A.W. Burks y H.H. Goldstein.
Primera computadora con memoria de programa almacenado.
Construida en 1.952.
Capacidad de 1000 palabras en memoria con 10 dígitos por
palabra.
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Carga de memoria con cinta perforada.
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Capítulo 1
ARQUITECTURA CON BUS DE DATOS, CONTROL Y
DIRECCIÓN.
-EL BUS DE DATOS.
Puede ser de 8, 16, 32 o 64 bits.
Es utilizado para clasificar a un computador.
El bus de datos externo puede ser diferente al interno.
El microprocesador Pentium tiene el bus externo de
64 bits y el interno de 32 bits.
-BANCOS DE MEMORIA.
El ancho de los bancos de memoria es de 8 bits.
Las memorias SIMMs de 30 pines son de 8 bits,
SIMMs de 72 pines son de 32 bits, DIMMs son de
64 bits.
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EL BUS DE DIRECCIONES.
Identifica la palabra de memoria o dispositivo de
entrada/salida.
El bus de direcciones es de 20 bits para el 8086,
32 bits para 80386/80486, 36 bits para el Pentium.
EL BUS DE CONTROL.
Fundamentalmente tiene cuatro señales:
Lectura de memoria.
Escritura en memoria.
Lectura de dispositivo de entrada/salida.
Escritura a dispositivo de entrada/salida.
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MICROPROCESADORES II - Capítulo 1
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MICROPROCESADORES II - Capítulo 1
PROBLEMAS 1.1
1.1.1 LOS TRES BLOQUES DE UNA COMPUTADORA DE PROGRAMA
ALMACENADO SON: __________________.
1.1.2 EL PUNTERO A INSTRUCCIÓN ( PC ):
A) CONTIENE LA DIRECCIÓN EN MEMORIA DE LA SIGUIENTE
INSTRUCCIÓN A SER CARGADA AL REGISTRO DE INSTRUCCIONES.
B) ESTA UBICADO DENTRO DEL PROCESADOR.
C) ES INCREMENTADO AUTOMATICAMENTE CON CADA CICLO DE
CARGA Y EJECUCIÓN DE INSTRUCCIÓN.
D) TODOS LOS ANTERIORES.
1.1.3 LAS OPERACIONES ARITMÉTICAS COMPLEJAS SON LLEVADAS A
CABO POR LA _____________________________ Y LOS RESULTADO
GUARDADOS EN __________________.
1.1.4 UNA MICROCOMPUTADORA CON UN BUS DE DIRECCIONES DE 24
PUEDE ACCESAR _______________________ DIRECCIONES EN
MEMORIA.
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Capítulo 1
1.1.5 LA UNIDAD DE MEMORIA DE UN MICROPROCESADOR 80486
REQUIERE
__________________ BANCOS DE MEMORIA.
1.1.6 CUANDO UN PROCESADOR ESCRIBE DATOS AL TERMINAL DE
VIDEO
EN EL DIBUJO 1.1, SE ACTIVARÁ LA SEÑAL _______________ EN
EL
BUS DE CONTROL.
1.1.7 DE LOS TRES SISTEMAS DE BUS, UNICAMENTE EL
________________
ES BIDIRECCIONAL.
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MICROPROCESADORES II - Capítulo 1
HISTORIA DE LAS COMPUTADORAS.
LA ERA DEL TUBO DE VACIÓ ( Computadoras de Primera
Generación ).
Voluminosas, con refrigeración.
Tubos de vacío con vida útil de 3.000 horas.
Remington-Rand entregó primera computadora comercial
UNIVAC I a la oficina del censo de E.U.A. en 1.951.
IBM entregó su primera computadora comercial en 1.952.
Thomas Watson Sr. Fundador de IBM predijo un mercado
no superior a 8 computadoras para comunidad científica
y comercial. Su hijo, Watson Jr. lo convenció entrar
en el negocio.
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EL TRANSISTOR.
Laboratorios BELL.
William Shockley, John Barden y Walter Brattain inventan
en 1.948 el transistor bipolar.
Reciben el premio Nobel en Física – 1.952.
En 1.954, en este laboratorio se fabrica la primera
computadora con 800 transistores ( TRADIC ).
IBM
Aparece con sus primeras computadoras transistorizadas
en 1.958. La serir 7070/7090.
Llamadas de Segunda Generación.
Las computadoras eran construidas con circuitos impresos
Montados en “racks” o “frames. De aquí el nombre
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“mainframe” para una computadora de gran tamaño.
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Capítulo 1
CIRCUITOS INTEGRADOS
En 1959 Robert Noyce en Fairchild Semiconductors Corp.
patentó la fabricación de componentes sobre un “wafer”
Conectados con hilos de alambre de oro.
Varios meses después Noyce, en Texas Instrumentes patentó
la interconexión de los componentes mediante deposición
metálica.
Computadoras de Tercera Generación.
En 1964, IBM anunció la computadora más exitosa en la
historia de la computación, utilizaba circuitos integrados.
Se trata de la serie IBM 360. IBM invirtió 5 billones de
dólares en su desarrollo y lo convirtió en líder del negocio
de las computadoras.
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IBM 360
Disponibles 6 modelos con 40 dispositivos auxiliares.
Memoria entre 16k y 1Mbyte.
Registros internos de 32 bits.
Bus de direcciones de 24 bits.
Bus de datos de 128 bits.
Ejecutan 375.000 instrucciones por segundo.
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Capítulo 1
MINICOMPUTADORAS.
En Digital Equipment Corporatoin ( DEC ), Edson de Castro
Desarrollo un computadora pequeño y económico.
La PDP-8 ( Programmer Data Processor )
Utilizando circuitos impresos tenia el bajo precio de $25.000
La PDP-8 era de 12 bits y fue seguida por la PDP-11 con
gran éxito comercial.
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Capítulo 1
MICROPROCESADORES
En 1968, para fabricar circuitos integrados, fue fundada
Intel ( Integrated Electronics ) por Robert Noyce y Gordon
Moore fundadores de Fairchild.
En 1969, BUSICOM compañía japonesa, les encomendo
la fabricación de un chip para calculadora. Ted Hodd y Stan
Mazor se encargaron del diseño y crearon la familia 4004.
Consistía en:
4001 Rom de 2k con puerto de I/O de 4 bits.
4002 Ram de 320 bits con un puerto I/O de 4 bits.
4003 Registro serial de 10 bits.
4004 procesador de 4 bits.
Luego siguió el 8008 en 1972, el 8080 en 1974. Motorola
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apareció con el M6800, Zilog con el Z80, MOS con el 6502.
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LAS COMPUTADORAS PERSONALES.
MITS Altair es la primera computadora personal ofrecida
en 1.975.
Se entregaba en “kit” por U.S. $ 399.
Utilizaba el microprocesador 8080.
Siguieron el IMSAI 8080, Procesor Technology con el
Motorola 6800, conel Z80 North Star, Cromenco y Radio
Shack.
Steve Jobs y Steve Wozniak diseñan el Apple I basado en
el MOS Technology 6502. Apple fue la compañía de más
Rápido crecimiento en la historia de las computadoras.
En 1982, IBM anuncia su computadora personal basada
en el 8080 de Intel.
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MICROCONTROLADORES.
Un microcontrolador es una computadora en un chip.
Tienen múltiples aplicaciones en control general.
Intel diseñó el primer microcontrolador. La familia 8048
de 8 bits a principios de los 80.
Actualmente se les denomina “Embedded Systems” y
están disponibles en arquitecturas desde 8 bits hasta
32 bits.
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SUPERCOMPUTADORAS.
Tienen mayor capacidad de procesamiento para resolver
Problemas muy complejos.
CDC6600 y CDC7600 fueron las primeras
supercomputadoras por Control Data Corporation.
Diseñadas por Seymor Cray.
En 1976 desarrollo la Cray-1 supercomputadora
desarrollada con tecnología ECL. Con capacidad de
Procesamiento de 130 Mflops.
Costaba $ 5,1 millones.
Una pentium de 100 Mhz proceso 150 Mlops.
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Capítulo 1
PROCESADORES PARALELOS.
Para aumentar la capacidad de procesamiento, se utilizan
Múltiples procesadores en un sistema.
El HYPERCUBE es un conjunto de procesadores llamados
nodos. El primer computador con esta arquitectura es el
COSMIC CUBE desarrollado en el Instituto Tecnológico de
California.
Intel desarrolló un supercomputador con 4.500 nodos de
1.000 Gflops ( 1 Teraflop ). Cada nodo tiene dos Pentium
Pro de 200 Mhz. La memoria es de 600 Gbytes.
Almacenamiento de disco de dos trillones de bytes
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Cray Research ofrece una supercomputadora llamada T3E.
Refrigeración líquida, 2048 procesadores DEC Alpha EV5
Risc. Memoria entre 1 y 4 terabytes. Capacidad de
procesamiento de 1,2 Teraflops.
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Capítulo 1
PROCESADORES RISC.
A principios de los 80 comenzó esta nueva tendencia
en el diseño de microprocesadores.
Computadoras con un juego reducido de instrucciones
( RISC ) Reduced instrucction set computer.
El procesador RISC i860 de Intel tiene las siguientes
características:
-82 instrucciones de 32 bits ( pocas ).
-Cuatro modos de direccionamiento ( pocos ).
-32 registros de propósito general ( muchos ).
-Todas las instrucciones se ejecutan en un solo ciclo de
reloj.
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Capítulo 1
MICROPROCESADORES PARA APLICACIONES
ESPECÍFICAS.
DSP – Digital Signal Processor.
-Las instrucciones y los datos están en memorias
separadas con bus separado ( Arq. Harvard ).
-Multiplicadores de alta velocidad implementados en
hardware.
-Varias instrucciones se ejecutan simultaneamente.
( Pipelining ).
-Lazos de programas implementados en hardware.
-Varios puertos seriales de entrada/salida para
comunicación con otros procesadores.
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Capítulo 1
PROBLEMAS 1.2
1.2.1 LAS COMPUTADORAS DE PRIMERA Y DE SEGUNDA GENERACIÓN ESTÁN
ASOCIADAS CON ____________________ Y _________________________.
1.2.2 LA PRÍMERA COMPUTADORA EN UTILIZAR TECNOLOGÍA DE CIRCUITOS
INTEGRADOS FUE ______________________________.
1.2.3 ¿CÓMO SE DIFERENCIA UNA MINICOMPUTADORA DE UNA
COMPUTADORA MAINFRAME?
1.2.4 ¿CUÁL ES LA DIFERENCIA ENTRE UN MICROPROCESADOR Y UNA
MICROCOMPUTADORA?
1.2.5 ¿PORQUÉ LOS MICROCONTROLADORES SON LLAMADOS
“COMPUTADORAS OCULTAS?
1.2.6 ¿QUÉ ES UN PROCESADOR PARALELO?
1.2.7 ¿PORQUÉ LOS PROCESADORES RISC SON MÁS EFICIENTES QUE LOS
PROCESADORES CISC?
1.2.8 ¿EN QUE SE DIFERENCIA UN DSP DE UN MICROPROCESADOR
CONVENCIONAL?
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PROBLEMAS TEMA 1
1. LAS TRES PARTES PRINCIPALES DE UNA COMPUTADORA SON:
2. LAS COMPUTADORAS REPETIDAMENTE SIGUEN LA SECUENCIA ____ Y
________.
3. CUANDO UN DATO ES TRANSMITIDO DESDE LA MEMORIA HASTa EL
PROCESADOR, SE ENCUENTRA EN EJECUCIÓN UN CICLO DE _______.
4. BAJO QUE CONDICIONES EL CICLO DE CARGA Y EJECUCIÓN PUEDEN
SOBREPONERSE.
5. BAJO QUE CONDICIONES PUEDEN SOBREPONERSE LOS CICLOS DE
DECODIFICACIÓN DE INSTRUCCIÓN Y EJECUCIÓN.
6. ENUMERE LOS TRES TIPOS DE BUS DE UNA COMPUTADORA.
7. LOS PROCESADORES 80x86 ORGANIZAN SU MEMORIA COMO BANCOS DE
_______ BITS DE ANCHO.
8. UN PROCESADOR CON UN BUS DE DIRECCIONES DE 20 BITS PUEDE
30
ACCEDER A ______________ BYTES DE MEMORIA.
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Capítulo 1
9. UN COMPUTADORA IBM 360 ES UN EJEMPLO DE UN COMPUTADORA DE
______________ GENERACIÓN.
10. EL PRIMER MICROPROCESADOR ESTABA BASADO EN UN ANCHO DE
PALABRA DE __________ BITS.
11. UN MICROPROCESADOR CON ENTRADA/SALIDA Y MEMORIA INTEGRADA
EN EL CIRCUITO INTEGRADO, SE DENOMINA ___________.
12. ¿CÓMO DIFIERE LA ARQUITECTURA DE UNA SUPERCOMPUTADORA Y UNA
COMPUTADORA DE MESA?
13. ¿CUÁLES DE LAS SIGUIENTES CARACTERÍSTICAS CORRESPONDEN A UN
PROCESADOR CISC?
A)TODAS LAS INSTRUCCIONES SE EJECUTAN EN UN SOLO CICLO.
B)UN NÚMERO PEQUEÑO DE REGISTROS INTERNOS.
C)UN GRAN NÚMERO DE INSTRUCCIONES CON MUCHOS MODOS DE
DIRECCIONAMIENTO.
D)TODAS LAS INSTRUCCIONES TIENEN EL MISMO TAMAÑO.
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Capítulo 1
14. UN DSP ES:
A) UN MICROPROCESADOR ANALÓGICO.
B) UN MICROPROCESADOR OPTIMIZADO PARA EJECUTAR
OPERACIONES REPETITIVAS.
C) UN MICROPROCESADOR DISEÑADO PARA PROCESAR
SEÑALES ANALÓGICAS PREVIAMENTE CONVERTIDAS A
DIGITALES.
D) ( B ) Y ( C ).
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