Abstracciones del computador y la Tecnología

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1 Abstracciones del computador y la Tecnología

2 Progreso en la tecnología de computadores Respaldado por la ley de Moore Hacer posibles las nuevas aplicaciones Computadores de los automóviles Teléfonos celulares Proyecto del genoma humano World Wide Web Máquinas para búsqueda (buscadores) Los computadores son omnipresentes 1.1 Introducción 2

3 Computadores de escritorio Propósito general, variedad de programas Sujeto a compromiso entre el costo/ y rendimiento Servidores Basados en redes Alta capacidad, rendimiento, confiabilidad Van desde los pequeños hasta los de gran tamaño Computadores empotrados Ocultos como los componentes del sistema Rigurosas limitaciones entre la relación potencia/rendimiento/costo. 3

4 4

5 Cómo se traducen los programas a lenguaje máquina? Y como el hardware ejecuta los programas La interfase hardware/software Qué determina el rendimiento del programa? Y como puede mejorarse Cómo los diseñadores de hardware pueden mejorar el rendimiento? Qué es procesamiento paralelo? 5

6 Algoritmo Determina el número de operaciones ejecutadas Lenguaje de programación, compilador, arquitectura. Determina el numero de instrucciones ejecutadas por operación. Sistema procesador memoria Determina que tan rápido se ejecutan las instrucciones Sistema I/O (incluyendo el OS) Determina que tan rápido las operaciones de I/O son ejecutadas. 6

7 Programas de aplicación Se escriben en lenguajes de alto nivel Programas del sistema Compilador: traduce código HLL a código máquina Sistema operativo: código de servicio Hardware Maneja entrada/salida Maneja la memoria y el almacenamiento. Programa las tareas & comparte los recursos. Procesador, memoria, controladores de entrada/salida. 1.2 Por debajo de los programas 7

8 Lenguajes de alto nivel El nivel de abstracción muy cercano al dominio del problema. Provee productividad y portabilidad. Lenguaje ensamblador Representación textual de instrucciones Representación del hardware Dígitos binarios (bits) Instrucciones codificadas y datos 8

9 Algunos tipos de computadores Desktop, Servidores, Empotrados Incluye Entrada/Salida Dispositivos de interfase con el usuario. Monitor, teclado, mouse Dispositivos de almacenamiento Discos duros, CD/DVD, flash Adaptadores de redes Para comunicarse con otros computadores 1.3 Dentro de la caja 9

10 La gran foto 1. Entrada 2. Salida 3. Memoria 4. Ruta de datos 5. Control 10

11 Dispositivo de salida Cable de red Dispositivo de entrada Dispositivo de entrada 11

12 Mouse óptico Los LEDs iluminan el escritorio Pequeña cámara de baja resolución Procesador con una gran imagen Busca movimientos en x, y Botones & ruedas Sustituye al mouse mecánico de bola. 12

13 13

14 Ruta de datos: realiza operaciones con datos Control: genera la secuencia en la ruta de datos, memoria,. Memoria Cache Es una memoria pequeña y rápida del tipo SRAM para acceso inmediato de datos. 14

15 AMD Barcelona: procesador de cuatro núcleos (cores) 15

16 La gran foto La abstracción nos ayuda a trabajar con la complejidad Ocultar detalles de bajo nivel Arquitectura del conjunto de instrucciones (ISA) La interfase del hardware/software Aplicación de la interfase binaria El programa de interfase en la arquitectura del conjunto de instrucciones (ISA). Ejecución Los detalles fundamentales y la interfase. 16

17 Memoria principal (volátil) Se pierden los datos y las instrucciones cuando falla la energía. Memoria secundaria no volátil Discos magnéticos Memoria flash Discos óticos (CDROM, DVD) 17

18 Compartir los recursos de comunicación Redes de área local (LAN): Ethernet Dentro de un edificio Redes de área ancha (WAN: Internet Redes inalámbricas: WiFi, Bluetooth 18

19 La tecnología electrónica continúa su evolución. Incrementa la capacidad y el rendimiento Reduce los costos Capacidad de DRAM Año Tecnología Tubo al vacío Transistor Circuito integrado (IC) Circuito de alta escala de integración (VLSI) Ultra alta escala de integración Relativo rendimiento/costo ,400,000 6,200,000,000 19

20 Microprocesadores de multicore Mas de un procesador por chip Requiere de programación paralela explicita Comparada con el nivel de instrucción paralela El Hardware ejecuta múltiples instrucciones simultáneamente. Oculto al programador Difícil de lograr Programar para el rendimiento Cargar el equilibrio Optimizar la comunicación y la sincronización 20

21 1.7 Aspectos reales: El Opteron X4 de AMD Yield: Propagación el trabajo en dies por wafer 21

22 X2: tecnología 300mm wafer, 117 chips, 90nm X4: tecnología 45nm 22

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