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EL COMPUTADOR

EL COMPUTADOR. EL COMPUTADOR. El Pasado El Presente Estructura Básica Rendimiento Disipación de Potencia. 2. EL COMPUTADOR. El Pasado. 3. El Pasado. Pascalina. Ábaco. Máquina de Leibniz. Máquina analítica. Los precursores. El Computador. 4. El Pasado. ENIAC 1946.

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EL COMPUTADOR

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Presentation Transcript

  1. EL COMPUTADOR

  2. EL COMPUTADOR • El Pasado • El Presente • Estructura Básica • Rendimiento • Disipación de Potencia 2

  3. EL COMPUTADOR • El Pasado 3

  4. El Pasado Pascalina Ábaco Máquina de Leibniz Máquina analítica Los precursores El Computador 4

  5. El Pasado ENIAC 1946 El Computador 5

  6. El Pasado ENIAC 1946 El Computador 6

  7. El Pasado ESPAÑA 1954 El Computador 7

  8. El Pasado Esta foto es falsa pero refleja las ideas de la época. Supuesta predicción hecha en 1954 sobre el aspecto de un computador personal en 2004 El Computador 8

  9. El Pasado “Where a calculator on the ENIAC is equipped with 18,000 vaccuum tubes and weighs 30 tons, computers in the future may have only 1,000 vaccuum tubes and perhaps weigh 1.5 tons.” Popular Mechanics, March 1949 “Mientras que el ENIAC está equipado con 18.000 válvulas de vacío y pesa 30 toneladas, los computadores del futuro pueden tener sólo 1.000 válvulas de vacío y quizás pesen 1.5 toneladas” El Computador 9

  10. El Pasado Es evidente que la previsión no fue muy acertada… ¿Por qué se alejaron tanto de la realidad? Principalmente por la revolución tecnológica que supusieron el transistor y la integración de circuitos a gran escala. El Computador 10

  11. El Pasado 7,44 mm 5,29 mm ENIAC en un chip 1997 Tecnología de 500 nm El Computador 11

  12. El Pasado El grado de integración ha ido en aumento: Intel 4004 1971 Tecnología de 8 µm = 8000 nm ENIAC en un chip 1997 Tecnología de 500 nm Intel Core i7 2008 Tecnología de 45 nm El Computador 12

  13. El Pasado Tecnología de 8 µm (1971) Pero . . . ¿de qué tamaños estamos hablando? Cabello humano 100 µm El Computador 13

  14. El Pasado Virus HIV 100 nm Tecnología de 45 nm (2008) Pero . . . ¿de qué tamaños estamos hablando? Tecnología de 8 µm (1971) Bacteria Escherichia Coli 1 µm x 3 µm Tecnología de 500 nm (1997) . . . y sigue aumentando el grado de integración. El Computador 14

  15. El Pasado Intel 4004 1971 El Computador

  16. El Pasado Intel 4004 El Computador 16

  17. El Pasado Intel 4004 El Computador 17

  18. El Pasado Intel 4004 El Computador 18

  19. El Pasado Generador de 8 fases de reloj Intel 4004 Pila y contador de programa ALU Decodificación de instrucciones Registros índice El Computador 19

  20. EL COMPUTADOR 20 • El Presente

  21. El Presente Intel Core i7 2008 El Computador 21

  22. El Presente Intel Core i7 2008 El Computador 22

  23. El Presente Núcleos Caché L3 común Intel Core i7 2008 El Computador 23

  24. El Presente Intel Core i7 2008 Núcleos Caché L3 común El Computador 24

  25. El Presente Unidades de Ejecución Planificador de ejecución fuera de orden Caché L1 de datos Decodificación Caché L1 de instrucciones Caché L2 Predicción de salto Intel Core i7 2008 Núcleos Caché L3 común El Computador 25

  26. El Presente Núcleos Caché L3 común Intel Core i7 2008 El Computador 26

  27. El Presente POWER 7 (IBM 2010) Ceramic module El Computador 27

  28. El Presente POWER 7 (IBM 2010) • 45 nm • 1200 millones de transistores • 4,6 y 8 núcleos • Por núcleo: • 4 hilos de ejecución por núcleo • L1 32K (instrucciones) + 32K (Datos) • L2 256K • L3 4M (máximo 32 MB) • Potencia Teórica de cálculo para 8 núcleos y reloj a 4 Ghz • Por núcleo 33,12 GFLOPS • Por procesador 264,96 GFLOPS El Computador 28

  29. El Presente POWER 7 (IBM 2010) • 300.000 núcleos POWER 7 • L3 caché 32MB • Reloj a 4.0 GHz • Memoria principal 1 petabyte (1015) • Disco más de10 petabytes • Conexión a Internet 400 Gbit/s • 10 PETAFLOPS National Center for Supercomputing Applications University of Illinois at Urbana-Champaign Completed in 2011 http://www.ncsa.illinois.edu/BlueWaters/ • Biología • Evolución del cosmos • Investigación en nuevos materiales • Fenómenos climatológicos Aplicaciones El Computador 29

  30. El Presente CELL (Sony-Toshiba-IBM) El Computador 30

  31. El Presente CELL (Sony-Toshiba-IBM) El Computador 31

  32. El Presente CELL (Sony-Toshiba-IBM) El Computador 32

  33. El Presente CELL (Sony-Toshiba-IBM) El Computador 33

  34. EL COMPUTADOR 34 • Estructura Básica

  35. Estructura Básica Niveles de máquina Lenguajes de alto nivel Lenguaje ensamblador Sistema operativo Máquina convencional Es lo que define la “arquitectura” El Computador 35

  36. Estructura Básica Soporte de los niveles Interpretación Programa fuente Nivel 2 Intérprete Nivel 1 El Computador 36

  37. Estructura Básica Soporte de los niveles Traducción Programa fuente Nivel 2 Programa objeto Traductor Nivel 1 El Computador 37

  38. Estructura Básica Programa fuente Nivel 2 Programa objeto Traductor Nivel 1 Ensamblador: 1 instrucción fuente  1 instrucción objeto Traductor Compilador: 1 instrucción fuente  varias instrucciones objeto Soporte de los niveles Traducción El Computador 38

  39. Estructura Básica Máquina convencional Máquina convencional Microprograma Arquitecturas CISC (Complex Instruction Set Computer) • Ventajas de tener instrucciones muy potentes: • Los programas ocupan menos (La memoria era muy cara) • Hay menos accesos a memoria (La memoria era muy lenta) • Puede facilitar la construcción compiladores Con la microprogramación era muy fácil implementar instrucciones complejas El Computador 39

  40. Estructura Básica Máquina convencional Arquitecturas CISC (Complex Instruction Set Computer) • Características de las instrucciones: • Número elevado • Muchos modos de direccionamiento • Longitud variable • Formato irregular • Muchas instrucciones operan con la memoria El Computador 40

  41. Estructura Básica Máquina convencional Arquitecturas RISC (Reduced Instruction Set Computer) • Ventajas de tener instrucciones sencillas: • Se ejecutan más rápido • Acceso a memoria más rápido • Procesadores más simples, lo que permite mejorarlos El Computador 41

  42. Estructura Básica Máquina convencional Arquitecturas RISC (Reduced Instruction Set Computer) • Características de las instrucciones: • Número más reducido • Menos modos de direccionamiento • Longitud fija (Optimiza la extracción) • Formato regular (Optimiza la decodificación) • Filosofía Load / Store • Memoria separada • Cauce segmentado El Computador 42

  43. Estructura Básica SISD SIMD Simple Múltiple Flujo de instrucciones Flujo de datos MISD MIMD Múltiple Simple Taxonomía de Flynn El Computador 43

  44. Estructura Básica CPU MEMORIA E/S Arquitectura de Von Newman El Computador 44

  45. Estructura Básica CPU Chipset típico FSB Puente Norte (MCH) Tarjeta Gráfica Memoria Principal Puente Sur (ICH) Ratón Teclado Disco USB El Computador 45

  46. Estructura Básica Chipset para Intel Core i7 El Computador 46

  47. Estructura Básica CPU Placa base de Intel Core i7 X58 ICH10 El Computador 47

  48. Estructura Básica Placa base de Intel Core i7 CPU X58 ICH10 El Computador 48

  49. EL COMPUTADOR 49 • Rendimiento

  50. Rendimiento 1 Tiempo de ejecución Rendimiento = Programa : move r1,r2 add r3,r4 move r1,r5 : Tiempo de ejecución El Computador 50

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