Introducción a las Computadoras. Capítulo 3 Buses del Sistema

Documentos relacionados
Arquitectura de computadores I

ARQUITECTURA DE LOS SISTEMAS BASADOS EN MICROPROCESADOR

Velocidades Típicas de transferencia en Dispositivos I/O

Vista de Alto Nivel del Funcionamiento del Computador Interconectividad

Arquitectura de Computadoras. Anexo Clase 8 Buses del Sistema

Introducción a la Computación. Capítulo 7 Entrada/Salida

Arquitectura de Computadoras. Clase 2 Interrupciones

Entrada y Salida! EC-2721 Arquitectura del Computador I! Entradas/Salidas: Problemas. Entradas salidas: Criterios. Amplia variedad de periféricos!

CICLOS DEL PROCESADOR

Velocidades Típicas de transferencia en Dispositivos I/O

Arquitectura de Computadores II Clase #2

Arquitectura de Computadores II Clase #2

Arquitectura de Computadoras 2011

Sistema Operativo. Repaso de Estructura de Computadores. Componentes Hardware. Elementos Básicos

ESTRUCTURA DE INTERCONEXIÓN DE UN COMPUTADOR

ARQUITECTURA DE LOS SUBSISTEMAS DE BUSES Y ENTRADA/SALIDA

Tema 7. Entrada / Salida

Estructura general de una Computadora Arquitectura Estructura Von Neumann

ENTRADA-SALIDA. 2. Dispositivos de Carácter: Envía o recibe un flujo de caracteres No es direccionable, no tiene operación de búsqueda

Introducción a la arquitectura de computadores

Estructura de los sistemas de cómputo

Arquitectura de Computadoras 2011

Tema 6. El sistema de entrada-salida

Integración de Equipos para Comunicaciones

Arquitectura de Computadoras 2011

Sistemas Operativos. MODULO I. ANTECEDENTES 1.2 introducción a los ordenadores

Estructura y Tecnología de Computadores II (Gestión y Sistemas)

Buses. Fernando Schapachnik 1 sobre trabajo previo de Juan Pablo Galeotti. Universidad de Buenos Aires, Buenos Aires, Argentina

PROBLEMAS TEMA 1: Estructuras de interconexión de un computador

Elementos constituyentes de la ejecución de un programa

Sistemas Informáticos. Estructura Funcional

Periférico: dispositivo que intercambia datos con la UCP o la memoria Problemas:

6. Entrada y Salida Explicación de la interfaz entre el computador y el mundo exterior.

Contenidos. Arquitectura de ordenadores (fundamentos teóricos) Elementos de un ordenador. Periféricos

BUSES. Rosendo Pérez

TEMA III. Unidad de entrada salida

Tema 6: Gestión de la Entrada/Salida

Arquitectura de Computadoras. Clase 3 Entrada/Salida

Tema 1: Introducción a los sistemas procesadores. Sistemas Electrónicos para el Procesamiento de Señal

Tema 4: SISTEMAS DE ENTRADA/SALIDA. Un computador no puede estar formado sólo por la CPU y la memoria.

Introducción a los sistemas de entrada/salida Profesores y tutorías

Objetivo: Conocer el esquema básico de un Microprocesador. Arquitectura secuencial

Tema: Microprocesadores

Características de los Canales de E/S

SISTEMAS OPERATIVOS Arquitectura de computadores

Interfaces de Entrada / Salida

Introducción a la Computación. Capítulo 10 Repertorio de instrucciones: Características y Funciones

Arquitectura de Computadores. Apellidos, Nombre:

Buses. Organización del Computador I. David Alejandro González Márquez

Sistemas Operativos Tema 2: Estructura del computador José Miguel Santos Alexis Quesada Francisco Santana

Créditos prácticos: Gil Montoya María Dolores TEMA 1º: Análisis del Rendimiento de un computador.(5 horas)

Interrupciones. Sistemas con Microcontroladores y Microprocesadores.

T E M A 7. Interrupciones

Tema 4 Microprocesador MCF5282: Hardware

Unidad de Entrada-Salida Software de sistemas Parámetros característicos Ejemplo

MICROPROCESADORES I ELECTRONICA DIGITAL III INTERFASE PROGRAMABLE A PERIFERICOS PPI 8255

Daivid Moras Hernando

Unidad 1: Conceptos generales de Sistemas Operativos.

EVOLUCIÓN HISTÓRICA DE LOS µp

Examen de Arquitectura de Computadores 15 de septiembre de 2004

INDICE Programa Entrada Unidad de control Unidad aritmética y lógica (ALU)

Organización n del Computador 1. C13 buses

Capítulo 1 Conceptos arquitectónicos

PANORAMA GENERAL DE LOS µc

TEMA 2: MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES

Sistemas operativos: una visión aplicada. Capítulo 1 Conceptos arquitectónicos

Preguntas claves (y sus respuestas)

Objetivos. Objetivos. Arquitectura de Computadores. R.Mitnik

Introducción a la Computación. Capitulo 4 Memoria Cache

TEMA 1: Concepto de ordenador

TEMA 8 GESTION DE LAS INTERRUPCIONES

Arquitectura y Organización

Memoria y Buses. Organización de Computadoras Universidad Nacional de Quilmes

TEMA 2: Organización de computadores

Organización de Computadoras Apunte 5: Circuitos Lógicos Secuenciales

ARQUITECTURA DE COMPUTADORES DESCRIPCIÓN BUS PCI (Tema 1: Conexión Externa de Procesadores. Buses)

SISTEMAS OPERATIVOS Capítulo 2 Concepto. Funciones.

ENTRADA/SALIDA. Universidad San Pablo-CEU Escuela Politécnica Superior Rodrigo García Carmona

TEMA 6.- INTERFACES PARA DISCOS DUROS. nexo de conexión que facilita la comunicación entre dos dispositivos

Estructura de Computadores. Contenido. Sistema de E/S. 7.- E/S y dispositivos periféricos

2º Cuatrimestre MÓDULO 12: Introducción al Subsistema de Entrada/Salida. fc 2

Sistema electrónico digital (binario) que procesa datos siguiendo unas instrucciones almacenadas en su memoria

Organización del Computador. Entradas / Salidas

Electrónica Digital II

Fundamentos de los Sistemas Operativos. Tema 1. Conceptos generales Estructura del computador y el SO

Estructura del Computador

ESTRUCTURA BÁSICA DE UN ORDENADOR

Cuando se mueven grandes cantidades de datos se necesita una técnica mejor DMA

Arquitectura de Computadores

ITT-327-T Microprocesadores

Tarea #6. Gestión de E/S y Planificación de Discos

FUNDAMENTOS DE COMPUTADORES BUSES II

SUBSISTEMA DE ENTRADA-SALIDA. Arquitectura de Computadores I 4º tema

Arquitectura de Computadores II Clase #3

Microprocesador. Introducción. Instituto Sagrado Corazón de Jesús

Arquitectura de Computadores

Ciclo de funcionamiento del autómata

Práctica 9. Organización del Computador 1 2do. Cuatrimestre de 2005

Tema 7: Sistemas de Entrada/Salida

Transcripción:

Introducción a las Computadoras Capítulo 3 Buses del Sistema

Concepto de Programa Los sistemas de propósito específico no son flexibles El Hardware de propósito general puede realizar diferentes tareas, dadas las señales de control correctas En lugar de reconstruir un sistema, se le da un conjunto nuevo de señales de control

Que es un programa? Una secuencia de pasos En cada uno, se realiza una operación lógica o aritmética Cada operación necesita un conjunto diferente de señales de control

Función de la Unidad de Control Para cada operación se provee un único código Ej. ADD, MOVE Una parte del hardware, acepta el código y genera las señales de control

Componentes La Unidad de Control y la Lógica Aritmética constituyen la Unidad Central de Procesamiento Los Datos e Instrucciones necesitan ingresar y los resultados salir del sistema Entrada/Salida Es necesario un almacenamiento temporal del código y los resultados Memoria principal Comunicación entre componentes: BUS DEL SISTEMA

Modelo memoria

Modelo simplificado CPU genérica

Componentes de la Computadora: Visión de Alto nivel (IAS)

Interconexión - Buses

Formato simple de instrucción

Ciclo de instrucción - Indivisible Medido según la cadencia de un reloj Dos pasos: Captación (Fetch) Ejecución

Ciclo de Captación El Contador de Programa (PC) contiene la dirección de la próxima instrucción a captar El procesador capta la instrucción de memoria apuntada por el PC Incrementa el PC (PC=PC+1) A menos que se indique otra cosa La instrucción se carga en el Registro de Instrucción (IR) El procesador (UC) interpreta la instrucción (decodifica) y realiza las acciones requeridas

Ciclo de Ejecución Tipos básicos Trasferencia procesador-memoria Datos son transferidos entre la CPU y la memoria principal Transferencia procesador - E/S Datos transferidos entre CPU y modulo de E/S Procesamiento de Datos Operaciones lógicas o aritméticas con los datos Control Alteración de la secuencia de operaciones Ej. jump Combinaciones de lo anterior

Ejemplo 1- Ejecución del Programa Instrucciones Datos Formato instrucción

Ejemplo 2 - Antes de la ejecución

Ejemplo 3 - Durante le ejecución

Diagrama de estado del Ciclo de Instrucción Notar los accesos a memoria o E/S

Interrupciones Mecanismo por el cual otros módulos (Ej. E/S) pueden interrumpir la secuencia normal de procesamiento Por software Ej. Desbordamiento (overflow), división por cero Por un temporizador Generada por el temporizador interno del sistema Utilizado para multitarea pre-emptive (prevista) Por la E/S Desde un controlador E/S Por una falla del hardware Ej. Error de paridad de memoria Concepto de subrutina y funciones Mapa de memoria lineal

Control de Flujo del Programa

Transferencia del Control con Interrupciones

Ciclo de Interrupción Se agrega un paso al ciclo de instrucción El procesador verifica si existe pedido de interrupción Indicada por una señal de interrupción (IRQ) Si no hay, capta la próxima instrucción Si hay una interrupción pendiente: Suspende la ejecución del proceso actual Salva el contexto Coloca en el PC la dirección de la rutina encargada de manejar la interrupción (interrupt handler) Se procesa la interrupción Restaura el contexto y continúa con el programa interrumpido

Ciclo de Instrucción con Interrupciones

Temporización en Espera corta de E/S

Temporización en espera Larga de E/S

Diagrama de estado con ciclo de interrupción

Interrupciones Múltiples Interrupciones deshabilitadas El procesador ignorará las otras interrupciones mientras procesa una El pedido queda pendiente y es verificado después de que se finalizó la interrupción actual Son procesadas en la secuencia que ocurrieron Si se definen prioridades Las interrupciones de baja prioridad pueden ser interrumpidas por las de alta prioridad Cuando se termina de procesar una interrupción de alta prioridad, se retoma la ejecución de la interrupción anterior

Interrupciones Múltiples- Secuencial

Interrupciones Múltiples Anidadas

Secuencia temporal de Interrupciones Múltiples

Estructura de interconexión Todas las unidades pueden deben estar conectadas Se necesitan distintos tipos de conexión para los diferentes tipos de unidades Memoria E/S CPU

Módulos de la Computadora

Conexión de la Memoria Recibe y envía datos Recibe direcciones (de posiciones) Recibe señales de control Lectura Escritura Temporización

Conexión de la E/S (1) Similar al de la memoria para el punto de vista de la computadora Operación como Salida Recibe datos de la computadora Envía dichos datos a los periféricos Operación como Entrada Recibe datos de los periféricos Los envía a la computadora

Conexión de la E/S(2) Recibe señales de control de la computadora Envía señales de control a los periféricos Ej. Giro del disco Recibe direcciones de la computadora Ej. Número de puerto para identificar el periférico Envía señales de interrupción (control)

Conexión de la CPU Lee instrucciones y datos Escribe datos (después del procesamiento) Envía señales de control a otras unidades Recibe (y actúa según) interrupciones

Buses Hay un numero posible de sistemas de interconexión Estructuras simples y múltiples de bus son las mas comunes Ej. Control/Direcciones/Datos (PC) Ej. Unibus (DEC-PDP)

Que es un Bus? Un camino de comunicación entre dos o mas dispositivos Difusión Con frecuencia agrupado Un número de canales en un bus Ej. Bus de datos de 32 bit son 32 canales separados de 1 bit No se consideran las líneas de alimentación

Bus de Datos Transmite los Datos Recordar que no hay diferencia entre datos e instrucciones en este nivel El ancho es la clave que determina su rendimiento 8, 16, 32, 64 bit

Bus de Direcciones Identifica el origen o el destino de los datos Ej. La CPU necesita leer una instrucción (datos) desde una dada locación de memoria El ancho determina la capacidad máxima de memoria física del sistema Ej. 8080 tenía un bus de direcciones de 16 bit esto daba un espacio de direcciones de 64k

Bus de control Controla y temporiza las transferencias Señal de lectura/escritura en memoria Pedido de Interrupción Señales de Reloj

Esquema de Interconexión con Bus

Apariencia Como son? Líneas de cobre paralelas en las placas Cables planos Conectores en placas PCI Conjunto de cables

Implementación del bus

Problemas de los buses simples Muchos dispositivos en un solo bus llevan a: Retardos de propagación Determina el tiempo que necesitan los dispositivos para coordinarse en el uso del bus. Si el control pasa con frecuencia de un dispositivo a otro, esto afecta las prestaciones Se puede aumentar el ancho o la velocidad, pero también mejoran los periféricos La mayoría de los sistemas utilizan Buses Múltiples

Tradicional (ISA)(con cache)

Bus de Alto Rendimiento

Tipos de Buses Dedicados Líneas separadas para datos y direcciones Multiplexados Líneas compartidas Se valida una dirección o datos con una línea de control Ventaja- pocas líneas Desventajas Control se hace mas complejo Cae el rendimiento

Arbitraje del Bus Mas de un módulo puede controlar el bus Ej. CPU y controlador DMA Solo un módulo puede tener el control del bus a la vez Debe considerarse un arbitraje del bus: centralizado distribuido

Arbitraje Centralizado o Distribuido Centralizado Un solo dispositivo de hardware controla el acceso al bus Controlador de Bus Arbitro Puede ser parte de la CPU o una unidad separada Distribuido Cada módulo puede pedir el bus Hay lógica de control en todos los módulos

Temporización Coordinación de los eventos en el bus Síncrono Eventos según un reloj El bus de Control incluye la señal de reloj Un intervalo de 1 a 0 se conoce como ciclo de bus Todos los dispositivos están conectados a esta línea Generalmente se sincroniza con flanco ascendente Un solo ciclo por evento

Temporización Síncrona

Temporización asíncrona Lectura

Temporización asíncrona Escritura

Tipos de transferencia Lectura Escritura Lectura - modificación escritura Lectura después de escritura Bloque (burst)

Bus PCI Interconexión de periféricos Intel la hizo de dominio público 32 o 64 bit 50 líneas

Líneas del bus (requeridas) Líneas del Sistema Incluyendo reloj y reset Direcciones y datos 32 líneas multiplexadas para datos/direcciones Líneas de interrupción y validación Control de la interfase Arbitraje No compartido Conexión directa al arbitraje de bus PCI Líneas para errores

Líneas del bus PCI (Opcionales) Líneas de interrupción No compartidas Soporte de cache Extensión a 64-bit 32 líneas adicionales Multiplexadas 2 líneas para habilitar dispositivos que usan esta extensión Testeo Procedimientos de prueba según IEEE 149.1

Comandos PCI Transacciones entre un iniciador (master) y un destino Master pide el bus Se termina el tipo de transacción Ej. L/E o E/S Fase de direccionamiento Una o mas fases de datos

Temporización PCI - Lectura

Arbitro Bus PCI

Arbitraje PCI

Lecturas Requeridas: Stallings: Capítulo 3 Forouzan: Capítulo 5 Opcionales www.pcguide.com/ref/mbsys/buses/ www.pcguide.com/