2.3 Lenguajes de descripción: - Lenguajes de descripción hardware: VHDL, Verilog - Álgebra de Boole
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- Francisco Javier Acuña Navarrete
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1 2.1 El paradigma de un sistema digital: - Conceptos básicos sobre un computador - Evolución de la tecnología de computadores 2.2 Sistemas digitales: - Niveles de descripción - Técnicas de descripción 2.3 Lenguajes de descripción: - Lenguajes de descripción hardware: VHDL, Verilog - Álgebra de Boole 2.4 Técnicas de diseño de sistemas digitales: - Circuitos integrados (ASICs) - Dispositivos lógicos programbles (PLDs) 2.5 Organización básica de un sistema digital: - Estructura de control - Estructura de datos - Ejemplo
2 Una breve historia de los computadores. Primera generación Los tubos de vacío : PRIMEROS COMPUTADORES COMERCIALES" UNIVAC I -! 1951, FUE LA PRIMERA COMPUTADORA COMERCIAL (Eckert-Mauchly Computer Coorporation) -! Fue empleada por la oficina de censo -! Estaba diseñado para aplicaciones científicas tanto como comerciales -! UNIVAC II, fue el modelo de la versión siguiente
3 Una breve historia de los computadores. Primera generación Los tubos de vacío : PRIMEROS COMPUTADORES COMERCIALES" IBM -! Era el primer fabricante de equipos de procesamiento con tarjetas perforadas. Sacó su primera computadora en 1953 (el 701) -! El 701 fue diseñado principalmente para aplicaciones científicas -! El 702 tenía características hardware para aplicaciones de gestión -! Fue el fabricante predominante con la serie 70/7000 IBM 701 IBM 702
4 Una breve historia de los computadores. Segunda generación Los transistores : -! El primer cambio importante en los computadores electrónicos vino con la sustitución de los tubos de vacío por transistores -! El transistor es más pequeño, más barato, disipa menos calor y puede ser usado de la misma manera que un tubo de vacío en la construcción de computadores -! Mientras el tubo de vacío requiere cables, placas de metal, una cápsula de cristal vacío. El transistor es un dispositivo de estado sólido hecho con silicio -! Los computadores completamente hechos con transistores no estuvieron disponibles hasta finales de los 50 -! IBM fue la compañía que con más éxito los comercializó -! ALU y unidades de control más complejas -! Lenguajes de programación de alto nivel y se proporcionó un sw del sistema con el computador -! Aparece DEC (Digital Equipment Coorporation) en 1957 que sacó el primer computador: PDP-1 (dieron pie a la 3ª generación, microcomputadores)
5 Una breve historia de los computadores. Segunda generación Los transistores : EJEMPLOS DE MIEMBROS DE LA SERIE IBM 700/700 Esta línea de productos muestra la tendencia y evolución típica de los computadores Modelo Año Tecnología CPU Tubos de vacío Tubos de vacío Tubos de vacío Tiempo Ciclo (!s) Tamaño memoria (K) Número de codops Operación en punto flotante Velocidad relativa a IBM NO SI SI Transistor SI I 1962 Transistor SI (doble precisión) 7094 II 1964 Transistor SI (doble precisión) 30 50
6 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : -! En los años 50 y principios de 60s, los equipos electrónicos estaban compuestos en su mayoría por componentes discreto (resistencias, capacidades, transistores, etc.). Los componentes discretos se fabrican separadamente y eran soldados y cableados sobre paneles que eran instalados en el computador. PROCESO CARO Y TEDIOSO! -! 2ª generación: transistores, esto hacía cada vez más difícil la fabricación de máquinas más nuevas y potentes -! 1958: CIRCUITO INTEGRADO (ERA DE LA MICROELECTRÓNICA) OBLEA! CHIP ENCAPSULADO!
7 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : -! Inicialmente solo podían fabricarse y encapsularse juntas, unas pocas puertas o celdas de memoria: SSI (IC de pequeña escala de integración) -! Con el tiempo fue posible encapsular más y más puerta (LEY DE MOORE) El no. De transistores se duplicaba cada año hasta los años 70, a partir de entonces cada 18 meses!
8 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : -! Los dos miembros más importantes de la tercera generación: IBM Sistema/360 y el DEC PDP-8
9 Una breve historia de los computadores: GENERACIONES DE COMPUTADORAS" CLASIFICACIÓN DE COMPUTADORES BASÁNDOSE EN LA TECNOLOGÍA HARDWARE Generación Fechas Tecnología Velocidad tipica (operaciones por segundo) Válvulas Transistores Pequeña y media integración Gran integración Alta integración ! El salto de generación lo marca la mayor velocidad, mayor capacidad de memoria y menor tamaño que la generación anterior
10 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : PEQUEÑA Y MEDIA INTEGRACIÓN -!Los elementos básicos de un computador digital deben ofrecer: almacenamiento, procesamiento y control de funciones. -! Se requieren dos tipos fundamentales de componentes para implementarlas: PUERTA" CELDA DE MEMORIA" Entrada" Función lógica booleana" Salida" Entrada" Celda de memoria binaria" Salida" Leer" Señal de activación" Escribir"
11 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : PEQUEÑA Y MEDIA INTEGRACIÓN -!Los elementos básicos de un computador digital deben ofrecer: almacenamiento, procesamiento y control de funciones. -! Se requieren dos tipos fundamentales de componentes para implementarlas: PUERTA" Entrada" Función lógica booleana" Salida" CONTROLAN EL FLUJO DE CIERTA MANERA COMO LO HACEN LAS PUERTAS DE UN CANAL" Señal de activación"
12 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : PEQUEÑA Y MEDIA INTEGRACIÓN -!Los elementos básicos de un computador digital deben ofrecer: almacenamiento, procesamiento y control de funciones. -! Se requieren dos tipos fundamentales de componentes para implementarlas: CELDA DE MEMORIA" ES UN DISPOSITIVO QUE PUEDE ALMACENAR UN DATO DE UN BIT (DOS ESTADOS ESTABLES)" Entrada" Celda de memoria binaria" Salida" Leer" Escribir"
13 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : PEQUEÑA Y MEDIA INTEGRACIÓN Interconectando muchos de estos 2 dispositivos fundamentales podemos construir un COMPUTADOR" PUERTA" CELDA DE MEMORIA" Entrada" Función lógica booleana" Salida" Entrada" Celda de memoria binaria" Salida" Leer" Señal de activación" Escribir"
14 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : PEQUEÑA Y MEDIA INTEGRACIÓN Almacén de datos: proporcionado por las celdas de memoria." Procesamiento de datos: proporcionado por las puertas." Transferencia de datos: interconexiones entre componentes." Control: los caminos entre componentes pueden llevar las señales de control" Entrada" Función lógica booleana" Salida" Entrada" Celda de memoria binaria" Salida" Leer" Señal de activación" Escribir"
15 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : IBM Sistema/360 (1965)! Una nueva familia de productos de computadores"! 5 modelos (compatibles en sentido ascendente)" Característica Modelo 30 Modelo 40 Modelo 50 Modelo 65 Modelo 75 Tamaño máximo de memoria 64 K 256 K 256 K 512 K 512 K Velocidad de transferencia de datos (procedentes de memoria Mbytes/s) Tiempo de ciclo del procesador (!s) Velocidad relativa Número máximo de canales de datos Máxima velocidad de transferencia de datos en un canal (Kbytes/s)
16 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : IBM Sistema/360 (1965)! Una nueva familia de productos de computadores"! 5 modelos (compatibles en sentido ascendente)" Direcciones" Registros" Instrucciones y datos" Datos e instrucciones" PROCESADOR" Sistema Operativo" MEMORIA"
17 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : IBM Sistema/360 Características de la familia:"! Conjunto de instrucciones similar o idéntico: mismo conjunto de instrucciones máquina en los miembros de la familia"! Sistemas operativos similares o idénticos: existe un sistema operativo básico disponible para todos los miembros de la familia"! Velocidad creciente: con el modelo de la familia"! Número creciente de puertos de E/S: creciente con el modelo de la familia"! Tamaño de la memoria creciente: creciente con el modelo de la familia"! Costo creciente: con el modelo de la familia"
18 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : IBM Sistema/360 Cómo puede implementarse la familia?"! La velocidad de ejecución de una instrucción: puede incrementarse usando una circuitería más compleja en la ALU"! Aumentar la amplitud del camino de datos entre la memoria principal y la CPU (de 8 bits en el modelo 30 a 8 bytes en el modelo 70)" Asentó las bases para otras familia de grandes computadores
19 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : DEC PDP-80 (1965)! Su cientemente pequeño para estar sobre una mesa"! Barato frente a IBM Sistema/360 ( dólares). Podía tener uno cada técnico"! Fabricantes de equipos originales (OEM) integraban PDP-80 en un sistema global para revenderlo" MINICOMPUTADOR
20 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : DEC PDP-80 (1964)! Evolución PDP-8" Modelo Primera venta Costo del procesador + 4K palabras de 12-bits de memoria (dólares) Velocidad de transferencia dememoria (palabra/!s) Volumen (pies cúbicos) PDP PDP-8/ PDP-8/ (principios) PDP-8/L 1968 (finales) PDP-8/E PDP-8/M PDP-8A
21 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : DEC PDP-80 (1964)! Media integración (circuitos integrados de media escala)" Modelo Primera venta Costo del procesador + 4K palabras de 12-bits de memoria (dólares) Velocidad de transferencia dememoria (palabra/!s) Volumen (pies cúbicos) PDP PDP-8/ PDP-8/ (principios) PDP-8/L 1968 (finales) PDP-8/E PDP-8/M PDP-8A
22 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : DEC PDP-80 (1964)! Chasis menor" Modelo Primera venta Costo del procesador + 4K palabras de 12-bits de memoria (dólares) Velocidad de transferencia dememoria (palabra/!s) Volumen (pies cúbicos) PDP PDP-8/ PDP-8/ (principios) PDP-8/L 1968 (finales) PDP-8/E PDP-8/M PDP-8A
23 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : DEC PDP-80 (1964)! Omnibus" Modelo Primera venta Costo del procesador + 4K palabras de 12-bits de memoria (dólares) Velocidad de transferencia dememoria (palabra/!s) Volumen (pies cúbicos) PDP PDP-8/ PDP-8/ (principios) PDP-8/L 1968 (finales) PDP-8/E PDP-8/M PDP-8A
24 Una breve historia de los computadores. Tercera generación Los circuitos integrados : DEC PDP-80 (1964)! Omnibus" Estructura que es actualmente universal en minicomputadores y microcomputadores: " "! Consiste en 96 hilos conductores separados (usados para control, direccionamiento y datos)" "! Como todos los componentes comparten un conjunto de caminos, su uso está controlado por la CPU" "! Arquitectura es altamente exible porque permite conectar módulos al bus para crear varias con guraciones" Controlador de consola" CPU" Memoria principal" Módulo E/S" Módulo E/S" OMNIBUS"
25 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : ÚLTIMAS GENERACIONES Generación Fechas Tecnología Velocidad tipica (operaciones por segundo) Válvulas Transistores Pequeña y media integración Gran integración Alta integración LSI (LARGE SCALE INTEGRATION): más de componentes por chip VLSI (VERY LARGE SCALE INTEGRATION): más de (actualmente más )
26 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : MEMORIA SEMICONDUCTORA "! En años 50 y 60, las memorias de núcleos de ferrita están constituidas por mallas de pequeños anillos de dicho material ferromagnético" "! Una corriente eléctrica por el conductor genera un campo magnético" "! En función de si se ha magnetizado en un sentido u otro, sabremos qué información había almacenada, si un 0 ó un 1. Memoria voluminosa, cara y destructiva!"
27 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : MEMORIA SEMICONDUCTORA "! 1970, primera memoria semiconductora (256 bits de memoria)" "! Primera versiones eran muy caras" "! En 1974, el costo de memoria semiconductora por bit era YA menor que usando los núcleos de ferrita" "! Memoria más pequeñas, más baratas y de mayor velocidad de acceso" "! Hasta 8 generaciones: 1K, 4K, 16K, 64K, 256K, 1M, 4M, 16M en un solo chip"
28 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN DE LOS MICROPROCESADORES DE INTEL "! 1971, INTEL lanza el 4004 (primer chip que contiene TODOS los elementos de la CPU). Es el primer MICROPROCESADOR" "! Veamos la evolución de los procesadores viendo el número de bits que el procesador trata a la vez (anchura del bus de datos)"
29 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN DE LOS MICROPROCESADORES DE INTEL "! 1972, 8008 primer microprocesador de 8 bits" Modelo Fecha Velocidad reloj 108 KHz 108 KHz 2 MHz 5 MHz, 8 MHz, 10 MHz 5 MHz, 8 MHz Anchura bus 4 bits 8 bits 8 bits 16 bits 8 bits No. transistores Memoria direccionable 640 bytes 16 kbytes 64 kbytes 1 Mbyte 1 Mbyte Memoria virtual
30 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN DE LOS MICROPROCESADORES DE INTEL "! 1974, 8080 primer microprocesador de propósito general" Modelo Fecha Velocidad reloj 108 KHz 108 KHz 2 MHz 5 MHz, 8 MHz, 10 MHz 5 MHz, 8 MHz Anchura bus 4 bits 8 bits 8 bits 16 bits 8 bits No. transistores Memoria direccionable 640 bytes 16 kbytes 64 kbytes 1 Mbyte 1 Mbyte Memoria virtual
31 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN DE LOS MICROPROCESADORES DE INTEL "! 1978, 8086 primer microprocesador de propósito general de 16 bits" Modelo Fecha Velocidad reloj 108 KHz 108 KHz 2 MHz 5 MHz, 8 MHz, 10 MHz 5 MHz, 8 MHz Anchura bus 4 bits 8 bits 8 bits 16 bits 8 bits No. transistores Memoria direccionable 640 bytes 16 kbytes 64 kbytes 1 Mbyte 1 Mbyte Memoria virtual
32 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN DE LOS MICROPROCESADORES DE INTEL "! 1979, Intel 8088" Modelo Fecha Velocidad reloj 108 KHz 108 KHz 2 MHz 5 MHz, 8 MHz, 10 MHz 5 MHz, 8 MHz Anchura bus 4 bits 8 bits 8 bits 16 bits 8 bits No. transistores Memoria direccionable 640 bytes 16 kbytes 64 kbytes 1 Mbyte 1 Mbyte Memoria virtual
33 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN DE LOS MICROPROCESADORES DE INTEL "! 1982, Intel 80286" Modelo Intel386TM DX Intel386TM SX Intel486TM DX CPU Fecha Velocidad reloj 6 MHz-12.5 MHz 16 MHz- 33 MHz 16 MHz- 33 MHz 25 MHz - 50 MHz Anchura bus 16 bits 32 bits 16 bits 32 bits No. transistores millones Memoria direccionable 16 Mbytes 4 Gbytes 4 Gbytes 4 Gbytes Memoria virtual 1 Gbyte 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes
34 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN MICROPROCESADORES INTEL "! 1982, Intel386" Modelo Intel386TM DX Intel386TM SX Intel486TM DX CPU Fecha Velocidad reloj 6 MHz-12.5 MHz 16 MHz- 33 MHz 16 MHz- 33 MHz 25 MHz - 50 MHz Anchura bus 16 bits 32 bits 16 bits 32 bits No. transistores millones Memoria direccionable 16 Mbytes 4 Gbytes 4 Gbytes 4 Gbytes Memoria virtual 1 Gbyte 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes
35 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN MICROPROCESADORES INTEL "! 1982, Intel486" Modelo Intel386TM DX Intel386TM SX Intel486TM DX CPU Fecha Velocidad reloj 6 MHz-12.5 MHz 16 MHz- 33 MHz 16 MHz- 33 MHz 25 MHz - 50 MHz Anchura bus 16 bits 32 bits 16 bits 32 bits No. transistores millones Memoria direccionable 16 Mbytes 4 Gbytes 4 Gbytes 4 Gbytes Memoria virtual 1 Gbyte 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes
36 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN MICROPROCESADORES DE INTEL "! 1991, Intel486TM SX" Modelo Intel486TM SX Pentium Pentium Pro Pentium II Fecha Velocidad reloj 16 MHz-33 MHz 60 MHz- 166 MHz 150 MHz- 200 MHz 200 MHz MHz Anchura bus 32 bits 32 bits 32 bits 32 bits No. transistores millones 3.1 millones 5.5 millones 7.5 millones Memoria direccionable 4 Mbytes 4 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes Memoria virtual 64 Gbyte 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes
37 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN MICROPROCESADORES DE INTEL "! 1993, Pentium" Modelo Intel486TM SX Pentium Pentium Pro Pentium II Fecha Velocidad reloj 16 MHz-33 MHz 60 MHz- 166 MHz 150 MHz- 200 MHz 200 MHz MHz Anchura bus 32 bits 32 bits 32 bits 32 bits No. transistores millones 3.1 millones 5.5 millones 7.5 millones Memoria direccionable 4 Mbytes 4 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes Memoria virtual 64 Gbyte 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes
38 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN MICROPROCESADORES DE INTEL "! 1995, Pentium Pro" Modelo Intel486TM SX Pentium Pentium Pro Pentium II Fecha Velocidad reloj 16 MHz-33 MHz 60 MHz- 166 MHz 150 MHz- 200 MHz 200 MHz MHz Anchura bus 32 bits 32 bits 32 bits 32 bits No. transistores millones 3.1 millones 5.5 millones 7.5 millones Memoria direccionable 4 Mbytes 4 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes Memoria virtual 64 Gbyte 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes
39 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN MICROPROCESADORES DE INTEL "! 1997, Pentium II" Modelo Intel486TM SX Pentium Pentium Pro Pentium II Fecha Velocidad reloj 16 MHz-33 MHz 60 MHz- 166 MHz 150 MHz- 200 MHz 200 MHz MHz Anchura bus 32 bits 32 bits 32 bits 32 bits No. transistores millones 3.1 millones 5.5 millones 7.5 millones Memoria direccionable 4 Mbytes 4 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes Memoria virtual 64 Gbyte 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes
40 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : MICROPROCESADORES INTEL
41 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : MICROPROCESADORES DE INTEL "! 1999, Pentium III" Modelo Pentium III Pentium 4 Itanium Itanium 2 Fecha Velocidad reloj 450 MHz-660 MHz 1.3 GHz- 1.8 GHz 733 MHz- 800 MHz 900 MHz 1 GHz Anchura bus 32 bits 32 bits 64 bits 64 bits No. transistores 9.5 millones 42 millones 25 millones 220 millones Memoria direccionable 64 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes Memoria virtual 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes
42 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN MICROPROCESADORES INTEL "! 2000, Pentium 4" Modelo Pentium III Pentium 4 Itanium Itanium 2 Fecha Velocidad reloj 450 MHz-660 MHz 1.3 GHz- 1.8 GHz 733 MHz- 800 MHz 900 MHz 1 GHz Anchura bus 32 bits 32 bits 64 bits 64 bits No. transistores 9.5 millones 42 millones 25 millones 220 millones Memoria direccionable 64 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes Memoria virtual 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes
43 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN MICROPROCESADORES DE INTEL "! 2001, Itanium" Modelo Pentium III Pentium 4 Itanium Itanium 2 Fecha Velocidad reloj 450 MHz-660 MHz 1.3 GHz- 1.8 GHz 733 MHz- 800 MHz 900 MHz 1 GHz Anchura bus 32 bits 32 bits 64 bits 64 bits No. transistores 9.5 millones 42 millones 25 millones 220 millones Memoria direccionable 64 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes Memoria virtual 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes
44 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN MICROPROCESADORES DE INTEL "! 2002, Itanium 2" Modelo Pentium III Pentium 4 Itanium Itanium 2 Fecha Velocidad reloj 450 MHz-660 MHz 1.3 GHz- 1.8 GHz 733 MHz- 800 MHz 900 MHz 1 GHz Anchura bus 32 bits 32 bits 64 bits 64 bits No. transistores 9.5 millones 42 millones 25 millones 220 millones Memoria direccionable 64 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes 64 Gbytes Memoria virtual 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes 64 Terabytes
45 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN MICROPROCESADORES INTEL "! 2005, Pentium D Dual core" Modelo Pentium D Dual core Intel Core 2 Pentium Dual Core Fecha Velocidad reloj 2.66 GHz-3.73 GHz 1.6 GHz GHz 1.46 GHz- 2.2 GHz Anchura bus 64 bits 64 bits 64 bits No. transistores 230 millones 291 millones 167 millones
46 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN MICROPROCESADORES INTEL "! 2006, Intel Core 2" Modelo Pentium D Dual core Intel Core 2 Pentium Dual Core Fecha Velocidad reloj 2.66 GHz-3.73 GHz 1.6 GHz GHz 1.46 GHz- 2.2 GHz Anchura bus 64 bits 64 bits 64 bits No. transistores 230 millones 291 millones 167 millones
47 Una breve historia de los computadores. Cuarta y quinta generación Los circuitos integrados (LSI y VLSI) : EVOLUCIÓN MICROPROCESADORES INTEL "! 2005, Pentium Dual Core" Modelo Pentium D Dual core Intel Core 2 Pentium Dual Core Fecha Velocidad reloj 2.66 GHz-3.73 GHz 1.6 GHz GHz 1.46 GHz- 2.2 GHz Anchura bus 64 bits 64 bits 64 bits No. transistores 230 millones 291 millones 167 millones
48 Una breve historia de los computadores: EVOLUCIÓN HISTÓRICA: TABLA COMPARATIVA Año Nombre Tamaño relativo Rendimiento (summas/s) Memoria (KB) Precio (ajustado 2003) Preciorendimiento vs UNIVAC I 1951 UNIVAC I 1,000 2, ,107, IBM S/360 modelo , ,792, PDP , ,390 13, Cray ,000,000 32,000 10,756,800 51, IBM PC 1 240, , , HP 9000 modelo ,000,000 16,384 9,401 16,122, Intel Pro PC 2 400,000,000 16,384 4, ,078, Intel Pentium 4 PC 2 6,000,000, ,144 1,600 11,452,000,000
49 Una breve historia de los computadores: EVOLUCIÓN HISTÓRICA: TABLA COMPARATIVA Año Nombre Tamaño relativo Rendimiento (summas/s) Memoria (KB) Precio (ajustado 2003) Preciorendimiento vs UNIVAC I 1951 UNIVAC I 1,000 2, ,107, IBM S/360 modelo , ,792, PDP , ,390 13, Cray ,000,000 32,000 10,756,800 51, IBM PC 1 240, , , HP 9000 modelo ,000,000 16,384 9,401 16,122, Intel Pro PC 2 400,000,000 16,384 4, ,078, Intel Pentium 4 PC 2 6,000,000, ,144 1,600 11,452,000,000
50 Una breve historia de los computadores: Cray-1: Primer Supercomputador (1976)! Operaba a una velocidad de 80 MHz (64 bits)"! Diseñado por un grupo de informáticos encabezado por Seymour Cray" Su primera versión pesó 5.5 toneladas (incluyendo el sistema de refrigeración de freón)
51 Una breve historia de los computadores: Marenostrum (Barcelona, UPC)! Inaugurado el 12 de Abril 2005 "! 40 del ranking mundial TOP500 (no cambia arquitectura desde hace 2 años). Su mejor puesto fue el 4º (nov. 2006)"! Compuesto por procesadores duales IBM PowerPC 970FX de 64 bits a 2.2 GHz)"
52 Una breve historia de los computadores: Primeros PCs:! PRIMEROS COMPUTADORES PERSONALES:" combinan un teclado con un microprocesador y una conexión a un monitor" XEROX ALTO (1973) APPLE I (1976) APPLE II (1977) IBM PC (1981)
53 Una breve historia de los computadores: EVOLUCIÓN DEL POWERPC (PPC):! Es una arquitectura de computadores de tipo RISC (Reduced Instruction Set Computer)"! Fue desarrollada por IBM, Motorola y Apple"! Son utilizados por Apple Macintosh y en sistemas con microprocesadores embebidos"
54 Una breve historia de los computadores: EVOLUCIÓN DEL POWERPC (PPC):! Es una arquitectura de computadores de tipo RISC (Reduced Instruction Set)" Año Nombre Velocidad de reloj (MHz) Cache L1 Cache L2 Número de transistores (10 6 ) /603e Kbyte instru. 16 Kbyte datos /604e Kbyte instru. 32 Kbyte datos /750(G3) Kbyte instru. 32 Kbyte datos 1999 G Kbyte instru. 32 Kbyte datos 2003 G Kbyte instru. 64 Kbyte datos Kbyte- 1MByte Kbyte- 1MByte??? 512 Kbyte 58
55 Una breve historia de los computadores: EVOLUCIÓN DEL POWERPC (PPC):! Es una arquitectura de computadores de tipo RISC (Reduced Instruction Set" Año Nombre Velocidad de reloj (MHz) Cache L1 Cache L2 Número de transistores (10 6 ) /603e Kbyte instru. 16 Kbyte datos /604e Kbyte instru. 32 Kbyte datos /750(G3) Kbyte instru. 32 Kbyte datos 1999 G Kbyte instru. 32 Kbyte datos 2003 G Kbyte instru. 64 Kbyte datos Kbyte- 1MByte Kbyte- 1MByte??? 512 Kbyte 58
56 Una breve historia de los computadores. Resumen de la situación:! Incremento continuado de la velocidad del procesador"! Aumentan las demandas de los dispositivos de entrada/salida (E/S ó I/O)"! Incremento continuado de la capacidad de memoria (en general, el número de transistores de los chips)"! Crece más rápidamente la densidad de las memorias que la de los demás componentes del computador"! Crece más LENTAMENTE la velocidad de las memorias que la de los demás componentes del computador"
57 Una breve historia de los computadores. Resumen de la situación:! EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA MEMORIA Y LA LÓGICA" LÓGICA MEMORIA La velocidad con la que los datos pueden ser transferidos entre la memoria principal y el procesador se ha quedado dramáticamente retrasada! "
58 Una breve historia de los computadores. Resumen de la situación:! EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LA MEMORIA Y LA LÓGICA" LÓGICA MEMORIA HACE FALTA INNOVAR EN LA ARQUITECTURA TANTO O MÁS QUE EN LA VELOCIDAD DE LOS COMPONENTES!"
59 Una breve historia de los computadores. Resumen de la situación: FORMAS DE QUE UNA ARQUITECTURA PUEDAD ATACAR EL PROBLEMA:"! Incrementar el número de bits que se recuperan de una sola vez haciendo las memoria más anchas en lugar de más profundas"! Cambiar el interfaz con la memoria para hacerlo más e ciente"! Reducir la frecuencia de acceso a memoria incorporando, entre el procesador y la memoria principal, caches cada vez más complejas y e cientes"! Incrementar el ancho de banda entre el procesador y la memoria usando buses de más alta velocidad y una jerarquía de buses para almacenar y estructurar el ujo de datos"
60 Una breve historia de los computadores. Resumen de la situación: DISPOSITIVOS DE E/S ó I/O:" Algunos dispositivos periféricos típicos que se usan en ordenadores personales ó estaciones de trabajo" HACE FALTA MOVER LOS DATOS ENTRE EL PROCESADOR Y LOS PERIFÉRICOS!"
61 Una breve historia de los computadores. Resumen de la situación: LA CLAVE DE TODO ES EL EQUILIBRIO " LOS DISEÑADORES LUCHAN POR ALCANZAR EL EQUILIBRIO EN LA DEMANDA DE RENDIMIENTO Y PROCESAMIENTO POR PARTE DE LOS COMPONENTES DEL PROCESADOR, LA MEMORIA PRINCIPAL, LOS DISPOSITIVOS DE E/S Y LAS ESTRUCTURAS DE INTERCONEXIÓN"
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