Ordenador. Algunas «vistas» del ordenador

Transcripción

1 Ordenador Sistema complejo que puede describirse mediante diferentes modelos en distintos niveles de abstracción c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 1 Algunas «vistas» del ordenador teclado ratón placa madre controlador serial pantalla controlador de video dato programa resultado principal función bus nonato entrada UCP salida fuente de alimentación distribuidor MP distribuidor activo preparado interrupción x y s re +V +V s BRK interrupción bloqueado rs e1 e2 muerto c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 2

2 Sistema «Conjunto de cosas que se mueven, actúan u obran coordinadamente» (María Moliner) Sistemas materiales: un edificio, un automóvil, un ordenador, un hombre (?)... Sistemas conceptuales abstractos: topología, lingüística... abstraídos: planos, esquemas, manuales, fisiología... c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 3 Sistemas abiertos sistema entorno En telemática, concepto más restrictivo: la interacción sistema entorno debe respetar ciertas normas (o estándares) c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 4

3 Sistema complejo «El compuesto por un gran número de partes que actúan entre sí de manera no sencilla» (Herbert Simon) Complejidad: atributo con componentes subjetivos Se reduce con descripciones (modelos) c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 5 Modelos Modelo = sistema para describir, o sustituir (simulación) a un sistema (original) sistema (original) homomorfismo sintaxis original semántica modelo existente, o inexistente (diseño) sistema (modelo) pragmática personas c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 6

4 Tipos de modelos sintaxis semántica pragmática materiales icónicos analógicos comprensión uso conceptuales (abstraídos) formalizados no formalizados funcionales estructurales procesales diseño/ implementación c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 7 Modelos funcionales («de caja negra») Describen la función del sistema (acción o papel en relación con el entorno) para sistemas estáticos: maquetas, planos,... para sistemas dinámicos: estímulos sistema respuestas modelo = {comportamientos} = {respuesta = f(estímulos)} c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 8

5 Modelos estructurales («de caja transparente») Describen al sistema detallando partes (subsistemas) e interrelaciones sistema estímulos respuestas modelo = {modelos funcionales subsistemas} + {interrelaciones} c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 9 Modelos procesales («de caja abstracta») Describen la actividad dinámica interna, o proceso función de transición estímulos estado i estado i+1 respuestas función de salida modelo = {función de transición, función de salida} c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 10

6 Ejemplo: sumador binario serial (1) Modelo funcional: e 2 1 e1 1 e0 1 e 2 2 e1 2 e0 2 E 1 E 2 sumador S serial... s 2 s 1 s 0... t 2 t 1 t... 0 t 2 t 1 t 0 S = E + E 1 2 Por ejemplo: E 1 : E 2 : S = c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 11 Ejemplo: sumador binario serial (2) Modelo estructural: Modelos funcionales de los dos componentes: e 1 e 2 q etapa de sumador elemento de retardo, O z s Etapa de sumador: s = (e 1 + e 2 + q)(mód 2) 0 si e 1 + e 2 + q = 0 o si e z = 1 + e 2 + q = 1 1 si e 1 + e 2 + q = 10 o si e 1 + e 2 + q = 11 Elemento de retardo: q(t) = z(t Θ) c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 12

7 Ejemplo: sumador binario serial (3) Modelo procesal: e q q 0 q 0 /0 q 0 /1 q 0 /1 q 1 /0 q 1 q 0 /1 q 1 /0 q 1 /0 q 1 /1 00/0 01/0 01/1 11/0 q 0 q 1 10/0 00/1 10/1 11/1 c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 13 Niveles de abstracción Todo modelo es una abstracción del sistema original (hace abstracción de detalles irrelevantes) Para sistemas complejos, jerarquía de niveles de abstracción: Los sistemas del nivel i 1 son componentes del nivel i «Subir» del nivel i 1 al nivel i es abstraer «Bajar» del nivel i al nivel i 1 es concretar (y, en su caso, implementar) c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 14

8 Niveles de abstracción para los ordenadores NIVELES COMPONENTES SISTEMAS máquina simbólica +programas máquinas simbólicas (interpretan sentencias y órdenes en lenguajes simbólicos) máquina operativa +programas máquinas programables binarias extendidas (interpretan instrucciones y "llamadas al sistema") abstracción implementación máquina convencional micromáquina +microprogramas máquinas programables binarias (interpretan instrucciones) máquinas microprogramables (interpretan microinstrucciones) circuito lógico sistemas combinacionales y secuenciales, memorias,... circuito eléctrico puertas lógicas dispositivo metales, semiconductores,... transistores, resistores,... c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 15 Los niveles en el Plan de Estudios Asignatura Cuatr. Nivel Fund./Lab. Programación 1.1 Máquina simbólica Arq. Ordenadores 4.1 Máquina operativa FF.OO. 2.2 Máq. conv. y µmáquina Sist. Elec. Digitales 3.1 Máquina convencional Circ. Elec. Digitales 2.1 Circuito lógico Circ. Elec. Analógicos 2.2 Circuito eléctrico Electrónica Básica 1.2 Disp. y circ. eléctrico c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 16

9 La «máquina de von Neumann» (1) Modelo estructural: UCP UAL datos datos UE/S UC direcciones direcciones instrucciones MP instrucciones, y datos (operandos y resultados) direcciones (de MP y de UE/S) señales de control ("microórdenes") c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 17 La «máquina de von Neumann» (2) Subsistemas del modelo estructural: Memoria principal, unidad arit. y lóg. y unidad de control: microórdenes de la UC: lec esc resultado microórdenes (a la UAL, la MP y/o las UE/S) dirección de dato (a la MP o las UE/S) dirección de la instrucción siguiente (a la MP) dirección posición direccionada (n bits) UAL operación 1 operación 2... operación n UC palabra obtenida (caso de lectura) palabra a grabar (caso de escritura) operando 1 operando 2 instrucción (de la MP) Unidades de entrada y salida: periféricos + controladores c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 18

10 La «máquina de von Neumann» (3) Modelo funcional: Representación de datos: En binario, con 40 bits Formato de instrucciones: CO CD CO CD Repertorio de instrucciones: Sumar, restar... (hasta 2 8 = 256 instrucciones) Espacio de direccionamiento: 2 12 = palabras c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 19 Modelos en el nivel de máquina convencional Modelos estructurales: * Diagramas de bloques * Descripciones funcionales de los bloques Modelos funcionales: * Representación de la información (datos e instrucciones) en binario * Conjunto (o repertorio) de instrucciones Modelos procesales: lectura de instrucción decodific. ejecución de instrucción lec/esc de operando c 2005 DIT-ETSIT- Fundamentos de ordenadores: Modelos y niveles transp. 20