ARQUITECTURA DE COMPUTADORES II ICI-223 Ing Civil Informática Depto de Computación e Informática

1. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES IIICI-223Ing Civil InformáticaDepto de Computación e Informática

2. Preliminares Ing. Rodrigo Cofré Loyola Profesor Auxiliar Departamento de Computación e Informática Clases Lunes 16:50 – 17:55 Hrs – Sala 28 Viernes 10:50 – 12:55 Hrs – Sala 35 Tutorias: Miércoles 10:50 – 12:50 Hrs Viernes 14:30 – 16:30 Hrs.

3. Descripción y Objetivo • El curso está orientado a que el alumno obtenga una visión técnica de la organización y arquitectura de los computadores modernos mediante el análisis, diseño y evaluación de los niveles de abstracción en la cual están organizados los sistemas computacionales modernos.

4. Descripción y Objetivo • Se diseñan y simulan en computador arquitecturas básicas dedicadas y generalizadas, y se resuelven problemas de programación utilizando lenguajes de bajo nivel de las arquitecturas estudiadas.   • En conjunto con las clases expositivas, se realizarán clases de ejercitación Laboratorios y resolución de tareas grupales.

5. Temario Inicial • 1 Introducción • 2 Organización del Computador • 3 Sistemas de Memoria • 4 Interfaces y Comunicaciones • 5 Organización Funcional • 6 Multiprocesadores y Arquitecturas Alternativas • 7 Aumento de Desempeño • 8 Arquitecturas Contemporáneas

6. Metodología • Autoaprendizaje - Lecturas • Clases Expositivas – Trabajos grupales • Laboratorios: • Ensamblador (6-7) + Circuitos Digitales (Proyecto-Etapas). • Hardware y configuración PC () • Trabajo Grupal de Investigación (grupos semestrales) • Página WEB: http://www.eici.ucm.cl/ • rcofre@ucm.cl

7. Controles • Prueba 1: 10 Octubre 2008 • Prueba 2: 21 Noviembre 2008 • Prueba Acumulativa: 12 Diciembre 2008

8. Ayudantías: Ensamblador Cupos 25 Alumnos por Sección 2 Secciones Inscripciones con Profesor Horarios: Sección 1: Miércoles 15:30 – 16:30 Sección 2: Miércoles 16:55 – 17:50

9. Laboratorio Ensamblador+Proyecto 27 Octubre al 07 Noviembre 2008 Lab: 27/10 - 29/10 – 31/10 - 03/11 -05/11 + Consultas 07/11 Horario 15:35 Hrs – 17:50 Hrs Cupo 3 Grupos Por Laboratorio Máximo 4 alumnos por Grupo Inscribirse con el Profesor

10. Observaciones • La inasistencia a un test será evaluada con un 1 y no se recuperará. Los tests pueden o no ser avisados con anticipación. • Se exige el 80% de asistencia a clases, y el 100% a los laboratorios, en caso contrario reprobará la asignatura con la nota mínima.

11. Bibliografía Mínima • [Morris1991] Morris M, “Ingeniería Computacional: Diseño del Hardware”, prentice Hall, 1991. • [Stalling2006] Stalling Williams, “organización y arquitectura de Computadoras”, 7ª Edición, Pearson Educación, 2006.(7 Ejemplares) • [Paterson1995] Paterson D, “organización y diseño de computadores: La interfaz Hardware/Software”, Mc Graw-Hill, 1995.

12. Bibliografía Mínima • [Tanenbaum2000] Tanenbaum A, “Organización de Computadores: Un enfoque Estructurado”, 4ta Edición, Prentice-Hall, 2000. (10 Ejemplares) • [Martínez2000] Martínez J, “Organización y Arquitectura de Computadores”, Prentice-Hall, 2000. • [Ujaldon2003] Ujaldon Martínez Manuel, “Arquitectura del PC”, Volumen I a IV, Editorial Ciencia-3, Madrid, 2003.

13. Bibliografía Mínima • [Hennessy2002] Patterson, “Computer Architecture: A Quantitative Approach”, 3era Edition, Morgan-Kaufmann, 2002.

14. Bibliografía Complementaria • [Ujaldon2005] Ujaldon Martínez Manuel, “Procesadores Gráficos para PC”, Editorial Ciencia-3, Madrid, 2005. • [Ujaldon2007] Ujaldon Martínez Manuel, “Arquitectura del PC: 1400 cuestiones y problemas resueltos”, Editorial Ciencia-3, Madrid, 2007.

15. Metodología • Desarrollo de clases expositivas de parte del profesor. • Desarrollo de laboratorios (asistencia obligatoria). • Los alumnos deberán participar activamente en clases mediante la proposición de soluciones a problemas planteados por el profesor u otros alumnos.Se propiciará el trabajo en grupo, de manera que los alumnos colaboren entre sí, tanto en clases teóricas como prácticas.

16. ¿Qué es un computador? [ Introducción ] DEFINICIÓN DE LA RAE: Máquina electrónica, analógica o digital, dotada de una memoria de gran capacidad y de métodos de tratamiento de información, capaz de resolver problemas matemáticos y lógicos mediante la utilización automática de programas informáticos. Se acepta computador o computadora. Präsentation

17. ¿Qué es un computador? [ Introducción ] DEFINICIÓN DE Stallings: Máquina digital electrónica programable para el tratamiento automático de la información, capaz de recibirla, operar sobre ella mediante procesos determinados y suministrar los resultados de tales operaciones. Präsentation

18. Introducción “Distinguir entre Arquitectura y organización” • Arquitectura se refiere a los atributos de un sistema que son visibles para un programador – Impacto Directo en la ejecución lógica de un programa: Conjunto de instrucciones, número de bits usados en la representación de Datos (números, caracteres, etc), los mecanismos de entrada Salida, y las técnicas para direccionamiento de memoria.

19. Introducción • La organización de Computadores se refiere a las unidades funcionales y sus interconexiones que dan lugar a especificaciones arquitectónicas. • Detalles Hardware transparentes al programador tales como señales de control, interfaces entre el computador y los periféricos y la tecnología de Memoria usada.

20. Funcionamiento [ Introducción ] Transferencia de datos Control Almacenamiento de datos Procesamiento de datos Präsentation

21. Funcionamiento [ Introducción ] Transferencia de datos TRANSFERENCIA Control Almacenamiento de datos Procesamiento de datos Präsentation

22. Funcionamiento [ Introducción ] Transferencia de datos ALMACENAMIENTO Control Almacenamiento de datos Procesamiento de datos Präsentation

23. Funcionamiento [ Introducción ] Transferencia de datos PROCESAMIENTO CON USO DE MEMORIA Control Almacenamiento de datos Procesamiento de datos Präsentation

24. Funcionamiento [ Introducción ] Transferencia de datos PROCESAMIENTO CON USO DE MEMORIA Y TRANSFERENCIA Control Almacenamiento de datos Procesamiento de datos 24 Arquitectura de Computadores Präsentation

25. Estructura [ Introducción ] Computer Peripherals Central Processing Unit Main Memory Computer Systems Interconnection Input Output Communication lines 25 Arquitectura de Computadores Präsentation

26. Estructura [ Introducción ] CPU Arithmetic and Login Unit Computer Registers I/O System Bus CPU Internal CPU Interconnection Memory Control Unit 26 Arquitectura de Computadores Präsentation

27. Estructura [ Introducción ] Control Unit CPU Lógica Secuencia ALU Control Unit Internal Bus Registros y Decodificadores De la Unidad de Control Registers Memoria De Control 27 Arquitectura de Computadores Präsentation

28. Historia [ Introducción ] 28 Arquitectura de Computadores Präsentation

29. Historia [ Introducción ] La generación 0 (hasta 1945) • Ábacos • Calculadoras mecánicas. • Sistemas basados en relés. 29 Arquitectura de Computadores Präsentation

30. Historia [ Introducción ] Primera Computadora Digital (mecánica) Usada para calcular tablas numéricas, calculaba cualquier función algebraica y almacenaba números. Se programaba con tarjetas. Charles Babbage y Ada Lovelace. Difference Engine (1822) 30 Arquitectura de Computadores Präsentation

31. Historia [ Introducción ] Usada para computar tablas matemáticas y de navegación. Harvard Mark I (1930) 31 Arquitectura de Computadores Präsentation

32. Historia [ Introducción ] La primera generación (1940-1955) • Luego se utilizan tubos al vacío • Eran enormes (20.000 tubos) y lentas (un ciclo  1 seg.) • Un solo grupo diseñaba, construía, programaba, operaba y mantenía cada máquina. • Toda la programación se hacía en lenguaje máquina (alambrando tableros por ejemplo). • No existían los sistemas operativos. • En 1950 se introducen las tarjetas perforadas. 32 Arquitectura de Computadores Präsentation

33. Historia [ Introducción ] Usada en la Segunda Guerra Mundial para decifrar los mensajes de los alemanes. Colossus (1945) 33 Arquitectura de Computadores Präsentation

34. Historia [ Introducción ] ENIAC (1946) 34 Arquitectura de Computadores Präsentation

35. Historia [ Introducción ] UNIVAC (1946) 35 Arquitectura de Computadores Präsentation

36. Historia [ Introducción ] Primera máquina que funcionó con un programa almacenado. John von Neumann, Princeton Manchester Mark I (1948) 36 Arquitectura de Computadores Präsentation

37. Historia [ Introducción ] La segunda generación (1955-1965) • Se introducen los transistores. • Distinción entre diseñadores, constructores, programadores, operadores y personal de mantenimiento. • Mainframes en salas acondicionadas. • Se escribían los programas en papel, luego se perforaban las tarjetas, cuarto de entrada, café, esperar la salida. • Los operadores toman las tarjetas del programa y colocan también los del compilador. • Se crea el proceso por lotes que agrupa trabajos. 37 Arquitectura de Computadores Präsentation

38. Historia [ Introducción ] Transistor (1947) 38 Arquitectura de Computadores Präsentation

39. Historia [ Introducción ] Máquina que funcionaba con tarjetas. JOHNNIAC (1954) 39 Arquitectura de Computadores Präsentation

40. Historia [ Introducción ] Tarjeta sin perforar 40 Arquitectura de Computadores Präsentation

41. Historia [ Introducción ] Línea de programa A = 1 5 6 Tarjeta perforada 41 Arquitectura de Computadores Präsentation

42. Historia [ Introducción ] Primera máquina comercial con hardware de punto flotante (5kFLOPS). IBM 704 (1955) 42 Arquitectura de Computadores Präsentation

43. Historia [ Introducción ] Primer compilador FORTRAN para IBM 704 (Formula Translator) FORTRAN (1957) 43 Arquitectura de Computadores Präsentation

44. Historia [ Introducción ] 4KB de memoria expandible a 16KB. Buena para leer tarjetas, copiar cintas e imprimir resultados, pero mala para cáclulos numéricos. Se utilizaba con fines comerciales (bancos, etc.) IBM 1401(1959) 44 Arquitectura de Computadores Präsentation

45. Historia [ Introducción ] IBM 1401: Centro de Cómputo 45 Arquitectura de Computadores Präsentation

46. Historia [ Introducción ] Buena para hacer cómputos, se utilizaba con fines científicos. IBM 7094 46 Arquitectura de Computadores Präsentation

47. Historia [ Introducción ] • IBM 1401 – IBM 7094: • los programadores llevan tarjetas • La 1401 lee un lote de tarjetas y los graba en la cinta • Un operador lleva la cinta a la 7094 • La 7094 realiza los cómputos • Un operador lleva la cinta a una 1401 • La 1401 imprime las salidas 47 Arquitectura de Computadores Präsentation

48. Historia [ Introducción ] Fortran Monitor System Trabajo en FORTRAN 48 Arquitectura de Computadores Präsentation

49. Historia [ Introducción ] ERMA, General Electric (1959) 49 Arquitectura de Computadores Präsentation

50. Historia [ Introducción ] Primer video-juego. Estudiantes de MIT (1962) 50 Arquitectura de Computadores Präsentation