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Resumen tema del tres, Apuntes de Arquitectura de ordenadores

Resumen del tema 3 de. arquitectura de ordenadores

Tipo: Apuntes

2021/2022

Subido el 11/03/2023

lxchyam
lxchyam 🇪🇸

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Tema 3. Componentes de procesamiento.
1. Introducción
Microprocesador: circuito integrado que contiene toda la unidad central de
procesamiento de una computadora en un solo chip.
Tipos:
o
Evolución:
o1969: CP/M, Intel 4004 (64Kb de memoria direccionables).
o1972: MCS-4, Intel 8008 (4500 transistores).
Guerra de procesadores: en 1976 hab/a 54 fabricantes.
o1978: Intel 8086 (primer procesador de 16bits).
o1979: Motorola 68000 (Amiga y Macintosh).
o1985: Intel i386 (32 bits).
o1993: Intel Pentium.
o2000: AMD Athlon, Intel Itanium.
o2007: Ciclo tick-tock de Intel.
o2014: Intel Core Haswell.
2. Procesadores
Funcionamiento:
oVelocidades:
Interna: frecuencia con la que puede ejecutar instrucciones.
Externa o del bus (FSB, front-side bus): velocidad con la que un
procesador se comunica con el resto de componentes de la placa base.
oMultiplicador:
Índice que indica la relación entre la velocidad FSB y la del
procesador.
Arquitectura de un procesador: Microarquitectura
oDescribe:
El nombre de los segmentos y su tama>o.
El nombre de las memorias cach? y su asociabilidad respectiva.
La existencia de un renombre de registros.
De una unidad de ejecución fuera de orden.
De una unidad de predictor de saltos.
oAspectos fundamentales del dise>o de una microarquitectura:
Tama>o del chip vs. Coste.
Consumo de energ/a.
Complejidad de la lógica.
Facilidad de conexión de componentes.
Facilidad de manufactura.
Facilidad de depuración.
Facilidad de pruebas.
oMicroarquitectura. Conceptos involucrados.
Ciclos de instrucción.
Fases de una instrucción: bAsqueda, decodificación,
ejecución, almacenamiento.
Incremento de la velocidad de ejecución.
Jerarqu/a de memoria, ejecución en paralelo,
miniaturización...
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Tema 3. Componentes de procesamiento.

1. Introducción  Microprocesador: circuito integrado que contiene toda la unidad central de procesamiento de una computadora en un solo chip.  Tipos: o  Evolución: o 1969: CP/M, Intel 4004 (64Kb de memoria direccionables). o 1972: MCS-4, Intel 8008 (4500 transistores).  Guerra de procesadores: en 1976 había 54 fabricantes. o 1978: Intel 8086 (primer procesador de 16bits). o 1979: Motorola 68000 (Amiga y Macintosh). o 1985: Intel i386 (32 bits). o 1993: Intel Pentium. o 2000: AMD Athlon, Intel Itanium. o 2007: Ciclo tick-tock de Intel. o 2014: Intel Core Haswell. 2. Procesadores  Funcionamiento: o Velocidades:  Interna: frecuencia con la que puede ejecutar instrucciones.  Externa o del bus (FSB, front-side bus): velocidad con la que un procesador se comunica con el resto de componentes de la placa base. o Multiplicador:  Índice que indica la relación entre la velocidad FSB y la del procesador.  Arquitectura de un procesador: Microarquitectura o Describe:  El nombre de los segmentos y su tamaño.  El nombre de las memorias caché y su asociabilidad respectiva.  La existencia de un renombre de registros.  De una unidad de ejecución fuera de orden.  De una unidad de predictor de saltos. o Aspectos fundamentales del diseño de una microarquitectura:  Tamaño del chip vs. Coste.  Consumo de energía.  Complejidad de la lógica.  Facilidad de conexión de componentes.  Facilidad de manufactura.  Facilidad de depuración.  Facilidad de pruebas. o Microarquitectura. Conceptos involucrados.  Ciclos de instrucción.  Fases de una instrucción: búsqueda, decodificaci ón, ejecución, almacenamiento.  Incremento de la velocidad de ejecución.  Jerarquía de memoria, ejecuci ón en paralelo, miniaturización...

 Selección de conjuntos de instrucciones.  Pipelining.  Uso de memorias temporales y rápidas (caché).  Predicción de ramas de ejecución.  Replicación de hardware.  Multiprocesamiento / multithreading.  “Empaquetado” (algunas tecnologías). o Fabricación en obleas de silicio. o Tecnología Flip-chip, soldado por ultrasonidos, cableado...  Disipación (cooling). o Básica:  Heat sink: pieza de metal unida al componente a enfriar.  Compuesto térmico : masilla encargada de transmitir el calor entre el componente a enfriar y el sistema de enfriamiento.  Ventiladores: componente que fuerza al aire caliente a moverse en una dirección determinada. o Avanzada/extrema:  Enfriamiento por agua: agua que circula por tubos que absorben el calor existente cerca de circuitos electrónicos.  Enfriamiento por inmersión: los componentes se sumergen en una sustancia térmicamente conductora pero no eléctricamente conductora.  Enfriamiento extremo por cambio de fase: nitrógeno o helio líquido que disipa el calor mediante el cambio de fase de líquido a gas.  Conexión (zócalo) o Zócalo (socket):  Dos partes (depende del tipo):  Pieza plástica que alinea los contactos (socket).  Tecnología de interfaz de conexi ón a nivel físico para microprocesadores y microchips.  Sistema electromecánico de soporte y conexi ón eléctrica instalado en la placa base que se usa para fijar un procesador sin necesidad de soldadura. o Tipos:  PGA (Pin Grid Array): alineación vertical y horizontal de pines.  ZIF (Zero Insertion Force): con una palanca que inserta todos los pines con la misma presión.  LIF (Low Insertion Force): menor fuerza entre contactos.  ZIP (Zig-zag In-line Package): pines alineados intercalados.  LGA (Land Grid Array): no presenta pines ni esferas, ú nicamente una matriz de superficies superconductoras. Usa un socket físico. Intel/AMD.  Otros: DIP, BGA, etc.

  1. Computación  Computación de alto rendimiento (High Performance Computing): o Implica:  Hardware: almacenamiento, procesamiento, redes.  Software: algoritmos, paralelismo, optimización.  Aplicaciones: cálculos complejos, simulaci ón, mining. o Tipos:  Supercomputación: máquinas de gran potencia, múltiples CPUs, múltiples núcleos, gran cantidad de memoria, etc.  Computación en clúster: múltiples máquinas en red funcionando como una sola, importancia de las conexiones y el paralelismo.  Grid computing: middleware común para conseguir homogeneidad.  Cloud computing: computación bajo demanda, uso de servicios. o Rendimiento:  Medido en petaFLOPS (instrucciones de coma flotante por segundo).  Taxonomía de Flynn