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Una introducción básica a los computadores, abordando conceptos como la estructura y tecnología de computadores, el lenguaje del computador, la representación binaria, las instrucciones y su ejecución, y el rendimiento de un computador. Además, se incluyen ejercicios para practicar la obtención de códigos ascii y la representación de números en diferentes formatos.
Tipo: Apuntes
1 / 17
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Máquina
Información
Resultados
¿Qué
tengo
que
hacer?
•Instrucción 1•Instrucción 2• …•Instrucción n
Programa
Ejemplo: Tª, P y Hª
Predicción del tiempo
Entrada
Almacén
Salida
Unidad de
procesado
Computador
1.1. Concepto de computador
Tema 1: Introducci Tema 1: Introducci
ó ó
n a los computadoresn a los computadores
Estructura y Tecnología de Computadores
1.2. Lenguaje del computador
Tema 1: Introducci Tema 1: Introducci
ó ó
n a los computadoresn a los computadores
Estructura y Tecnología de Computadores
Información
Máquina
(Su propia lengua)
Resultados
(Representación binaria)
Representación binaria
Dígitos: 0 y 1
Tecnología digital (p.e. 0V y 5V)
Longitud = 3 elementos (bits)
3
=8 combinaciones
H
111
…
…
C
010
B
001
A
000
Símbolo
Combinación
Carácter Alfanumérico
ASCII (7 bits)
Carácter Numérico:
Rango
Precisión
Coma FijaComa Flotante
Binario sin signoBinario con signo
Mantisa enteraMantisa fraccionario
Bit de signoC a 1C a 2Exceso a Z
1.2. Lenguaje del computador
Tema 1: Introducci Tema 1: Introducci
ó ó
n a los computadoresn a los computadores
Estructura y Tecnología de Computadores
Total = 4 simbolos
2
2 bits
1.3. Componentes de un computador
Tema 1: Introducci Tema 1: Introducci
ó ó
n a los computadoresn a los computadores
Estructura y Tecnología de Computadores
(Von Neumann)
•Calculadora de Baldwin•Clasificadora Hollerith•Mark I y II•….
Específicas
General
•Memoria•Sistema binario•Salto condicional
MEMORIA
MEMORIA
UNIDAD
DE
CONTROL
UNIDAD
DE
CONTROL
CAMINO
DE
DATOS CAMINO
DE
DATOS
UNIDAD
E/S
UNIDAD
E/S
B U S E S
Arquitectura de Von Neumann
Nivel alto
Nivel bajo
Flancode bajada
Flancode subida
Periodo
1s
F = 1/1s = 1 Hz
1.5. Las instrucciones
Tema 1: Introducci Tema 1: Introducci
ó ó
n a los computadoresn a los computadores
Estructura y Tecnología de Computadores
Formato binario
Longitud diferente en cada sistema
Subdivisiones en campos
Cod. Ope
Ope1 Ope2 Res
Instrucción1Instrucción
…
Instrucción n
Ope1Ope OpeA
…
Programa Datos
Decodificador
ALU
Registros
Unidad de control
Camino de Datos
Dirección I
(bus de direcciones)
Instrucción 2
(bus de datos)
1.5. Fases en la ejecución de las instrucciones
Tema 1: Introducci Tema 1: Introducci
ó ó
n a los computadoresn a los computadores
Estructura y Tecnología de Computadores
1ª Fase
Búsqueda de
La instrucción
2ª Fase
Decodificación
3ª Fase
Búsqueda de
operandos
4ª Fase
Ejecución
5ª Fase
Escritura del
resultado
1.7. Rendimiento de un computador
Tema 1: Introducci Tema 1: Introducci
ó ó
n a los computadoresn a los computadores
Estructura y Tecnología de Computadores
Rendimiento Capacidad de un sistema para realizar un trabajo en función de unadeterminada característica
medida relativa
Rendimiento del computador (η) • Es función del tiempo de ejecución de un programa (Tp)• El η será mayor cuanto menor sea el Tp.
Relación η-Tp
η = --------
Tp
Comparativa maquinas A-B A
realiza igual cantidad de trabajo que
pero en menor tiempo
(ηA > ηB)
A más rápida que B
1.7. Rendimiento de un computador
Tema 1: Introducci Tema 1: Introducci
ó ó
n a los computadoresn a los computadores
Estructura y Tecnología de Computadores
Parámetros del rendimiento
CPU
ciclos por segundo (Hz)
a los que
trabaja el procesador
CPU
tiempo que dura un ciclo de reloj de la CPU
número medio de ciclos de reloj que
una instrucción necesita para ejecutar un programa
CPU
f
CPU
Relación f
CPU
CPU
(I1 * Ciclos I1)+ (I2 * Ciclos
I2)+…..+ (In * Ciclos In)
CPI =----------------
nº total de instrucciones del programa
Ciclos por instrucción (CPI)
1.7. Rendimiento de un computador
Tema 1: Introducci Tema 1: Introducci
ó ó
n a los computadoresn a los computadores
Estructura y Tecnología de Computadores
η
p
(nº instrucciones/ programa) X
CPU
f
CPU
η
(nº instrucciones/ programa) X
Rendimiento
Conclusiones • Mayor CPI
Menor
η
Menor
η
CPU
Mayor
η
Aumentar el
η
CPU
1.7. Rendimiento de un computador
Tema 1: Introducci Tema 1: Introducci
ó ó
n a los computadoresn a los computadores
Estructura y Tecnología de Computadores
Unidades de medida del rendimiento •
(millones de instrucciones por segundo)
Expresa la velocidad de
ejecución de las instrucciones de máquina.
nº instr. /prog.
nº instr.
Tp * 106
nºciclos
6
f
CPU
6
nºinst. * CPI
nºinst.
Relación Tp-MIPS
Tp= ------------------------= -----------------
f
CPU
6
(millones de operaciones en coma flotante por segundo):
Expresa la potencia de cálculo científico de un computador. Es menorque el MIPS, salvo en los computadores vectoriales. •
MFLOPS normalizados
: según complejidad de la operación
MHz
: Frecuencia del reloj.
1.7. Rendimiento de un computador
Tema 1: Introducci Tema 1: Introducci
ó ó
n a los computadoresn a los computadores
Estructura y Tecnología de Computadores
(System Perfomance Evaluation Cooperative)
La versión
Spec-
consta de 12 aplicaciones de enteros (11 escritas en
C y una en C++) y 14 aplicaciones en coma flotante (6 en FORTRAN-77, 4en FORTRAN-90 y 4 en C)
Los tiempos obtenidos son normalizados con respecto a una SUNUltraSPARC10, con un procesador UltraSPARC a 300 MHz y una memoriade 256 MB (
índice Spec
1.7. Rendimiento de un computador
Tema 1: Introducci Tema 1: Introducci
ó ó
n a los computadoresn a los computadores
Estructura y Tecnología de Computadores
Regla de diseño
: Las posibles mejoras que puedan introducirse en
una
máquina
deben
favorecer
los
casos
o
acontecimientos
más
frecuentes.
La
ley de Amdahl
relaciona
los rendimientos obtenidos usando la
mejora y sin usarla :
Rendimiento de la tarea usando la mejora
Ganancia del rendimiento = ----------------------------------------------------------
Rendimiento de la tarea sin usar la mejora Tiempo de ejecución de la tarea sin usar la mejora
Ganancia del rendimiento =-----------------------------------------------------------------------
Tiempo de ejecución de la tarea usando la mejora
Precio / Prestaciones
: Constituye un factor relevante en la toma de
decisiones relacionada con la selección de computadores.
