Introducción a los sistemas basados en microprocesador
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- María Dolores Campos Miguélez
- hace 7 años
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1 Introducción a los sistemas basados en microprocesador Lección 1.1 Ing. Jorge Castro-Godínez Escuela de Ingeniería Electrónica Instituto Tecnológico de Costa Rica I Semestre 2013 Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 1 / 34
2 Contenido Historia 1 Historia Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 2 / 34
3 Era mecánica Historia Desde cuando existen las computadoras? Aún antes de dispositivos eléctricos y electrónicos, había computación. El ábaco, el odómetro, máquina anaĺıtica. Ábaco y diseño de la máquina anaĺıtica Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 3 / 34
4 Era eléctrica (1) Surgimiento del motor eléctrico. Tarjetas y código de Hollerith, IBM. ENIAC: primer sistema computacional programable. ENIAC: tubos al vacío, millas de cable, 30 toneladas, operaciones/segundo. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 4 / 34
5 Historia Cronologı a Era ele ctrica (2) La Whirlwind fue una computadora disen ada a finales de los 40 s en el MIT para controlar el simulador de bombarderos. Fue la primera que soportaba tiempo real. Fı sicamente era muy grande, contenı a alrededor de 4000 tubos al vacı o. Circuiterı a y pila de memoria de la Whirlwind. Jorge Castro-Godı nez Sistemas Basados Microprocesador 5 / 34
6 (1) Tecnología de computadoras: John Atanasoff y Clifford Berry crearon el primer prototipo de Atanasoff-Berry Computer (ABC), la primera computadora digital Depuración: La primera pulga de computadoras fue encontrada por Grace Hopper Tecnología de computadoras: ENIAC la primera computadora digital con programas almacenados del mundo fue creada. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 6 / 34
7 (2) El primer bug reportado. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 7 / 34
8 (3) 1950s - Evolución de lenguajes: Los lenguajes de ensamblador fueron creados Compiladores: Grace Hopper escribió el primer compilador para una computadora digital Evolución de lenguajes: John Backus y su equipo en IBM empezaron el desarrollo de FORTRAN (FORmula TRANslator) Electrónica: Jack St. Clair inventó el circuito integrado en Texas Instruments. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 8 / 34
9 (4) Primer CI desarrollado. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 9 / 34
10 (5) Electrónica: Texas Instruments introdujo la serie 7400 de circuitos integrados Tecnología de computadoras: Gordon Moore publica en un artículo la famosa ley de Moore Evolución de lenguajes: Niklaus Wirth empieza el desarrollo de PASCAL Electrónica: Texas Instruments desarrolla un circuito integrado programable llamado PLA (programmable logic array) Tecnología de computadoras: Intel libera el chip 1103, el primer chip de memoria DRAM. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 10 / 34
11 (6) Tecnología de computadoras: Intel libera el primer microprocesador, el 4004, que es una unidad central de proceso (CPU) de 4 bits. El mismo fue creado para el diseño de la primera calculadora digital Electrónica: General Electric desarrolla el primer dispositivo de lógica programable y borrable (PLD), basado en la tecnología PROM Evolución de lenguajes: Dennis Ritchie desarrolla C en los laboratorios Bell para ser empleado en el sistema operativo UNIX Tecnología de computadoras: Ethernet fue desarrollado Compiladores: Bill Gates and Paul Allen enviaron el compilador BASIC a MITS. Microsoft fue fundado. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 11 / 34
12 (7) Evolución de lenguajes: Bjarne Stroustrup desarrolló C++ en los laboratorios Bell como una mejora al lenguaje C Tecnología de computadores: Laboratorios Bell introdujo el primer procesador de señales digitales (DSP) Tecnología de computadores: Un equipo liderado por John L. Hennessy en la Universidad de Standford empezaron a trabajar en el primer procesador MIPS Sistemas operativos: Richard Stallman anuncia el sistema operativo GNU Electrónica: Xilinx desarrolló el FPGA. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 12 / 34
13 (8) Tecnología de computadoras: Fujio Masuoka inventó la memoria flash (NAND y NOR) mientras trabajaba para Toshiba Tecnología de computadoras: Acorn Computers lanza el ARM Sistemas operativos: Linux es diseñado por un estudiante avanzado de universidad llamado Linus Torvarlds Tecnología de computadoras: IBM, Apple y Motorola liberan la arquitectura PowerPC. 1990s - Métodos de programación: Agile aparece en escena. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 13 / 34
14 (9) Evolución de lenguajes: Sun Microsystems libera Java Sistemas operativos: Microsoft libera la primera versión de Windows Embedded CE Tecnología de computadoras: IBM, Intel y AMD liberan sus primeros procesadores de múltiple núcleo. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 14 / 34
15 Era del microprocesador Historia Primer microprocesador: Intel bits, 4096 posiciones de memoria (4 bits) ISA: 45 instrucciones. Tecnología MOSFET de canal tipo p instrucciones/segundo. Aplicaciones de videojuegos. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 15 / 34
16 4004 (1) Encapsulado DIP del Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 16 / 34
17 4004 (2) Arquitectura del Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 17 / 34
18 Chips de soporte del 4004 (1) 4001: ROM de 256 bytes (256 instrucciones de programa de 8bits), y un puerto incorporado de I/O de 4 bits. 4002: RAM de 40 bytes (80 palabras de datos de 4 bits), y un puerto de salida incorporado de 4 bits. La porción de RAM del chip está organizada en cuatro registro de veinte palabras de 4 bits: 16 palabras de datos (usadas para los dígitos significativos en el diseño original de la calculadora). 4 palabras de estado (usadas para los dígitos de exponente en el diseño original de la calculadora). Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 18 / 34
19 Chips de soporte del 4004 (2) 4003: shift register (registro de desplazamiento) de salida paralela de 10 bits para explorar teclados, pantallas, impresoras, etc. 4008: latch de 8 bits de dirección para acceso a chips de memoria estándar, y un chip incorporado de 4 bits de selección y puerto de I/O. 4009: programa y convertidor de acceso I/O a memoria estándar y a chips de I/O. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 19 / 34
20 8008 Historia Versión extendida de 8 bits del microprocesador Direccionamiento de memoria de 16 Kbytes (recordar que 1 B = 8 bits y 1 K son 1024). 48 instrucciones. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 20 / 34
21 8080 (1) Microprocesador de 8 bits. 10x más rápido que el 8008 Compatible con tecnología TTL. 4x direccionamiento de memoria (64 Kbytes) Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 21 / 34
22 8080 (2) Primera computadora personal MITS Altair Bill Gates y Paul Allen desarrollan intérprete de BASIC escrito para esta computadora, MITS Altair Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 22 / 34
23 8080 (3) Publicidad impresa del MITS Altair Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 23 / 34
24 8080 (4) Apple I basada en Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 24 / 34
25 8085 Historia El 8085 fue una versión actualizada del ,3 µs / instrucción. Ventas por más de 100 millones de microprocesadores. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 25 / 34
26 Microprocesador moderno Intel lanza el microprocesador 8086 en Un año después lanza el Ambos de 16, con tasa de procesamiento de 400 ns/instrucción. Direccionamiento 1M de memoria, 16x más que el Caché o cola de 4-6 bytes, precargar instrucciones. CISC (computadoras de conjunto de instrucciones complejas) debido al número y la complejidad de las instrucciones. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 26 / 34
27 Arquitectura 8086 y 8088 Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 27 / 34
28 Diagrama de bloque de los microprocesadores 8086 y Bloque de registros de propósito general. 2 Bloque de registros de segmento y registro IP. 3 Sumador de direcciones. 4 Bus de direcciones interno. 5 Cola de instrucciones (4 bytes para el 8088 y 6 bytes para el 8086) 6 Unidad de control (muy simplificada). 7 Interfaz del bus. 8 Bus de datos interno 9 Unidad aritmético lógica (ALU). 10 Bus de direcciones, datos y control externos. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 28 / 34
29 Diagrama Bloques 8086 Historia Diagrama Bloques Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 29 / 34
30 Diagrama Bloques 8088 Historia Diagrama Bloques Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 30 / 34
31 Computadora genérica Historia Diagrama Bloques Computadora. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 31 / 34
32 Memoria von Neumman Historia Memoria von Neumman. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 32 / 34
33 Memoria Hardvard Historia Memoria Hardvard. Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 33 / 34
34 Referencias I Historia B. Brey. Microprocesadores Intel: Arquitectura, Programación e Interfaz. Pearson, 7ma edición, Jorge Castro-Godínez Sistemas Basados Microprocesador 34 / 34
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