Niveles de descripción de un computador
Enviado por alex_lales • 9 de Enero de 2012 • Informe • 1.164 Palabras (5 Páginas) • 873 Visitas
En esta asignatura abordaremos el estudio de la organización o estructura interna de un
computador. Para ello la materia la dividiremos en cuatro módulos. En el primero realizaremos
una introducción general a la estructura de computadores. En el segundo estudiaremos la
arquitectura del repertorio de instrucciones (ISA), arquitectura que define la interfaz hardwaresoftware
de la máquina. En el tercero veremos toda la jerarquía de memoria de una máquina y
su gestión. Finalmente, en el cuarto estudiaremos las unidades de entrada/salida, los periféricos
y los buses de comunicación. El estudio de la unidad aritmético-lógica y la unidad de control se
aborda en la asignatura Ampliación de Estructura de Computadores.
Para situar con mayor precisión el objeto de estudio de esta asignatura analizaremos en el
apartado siguiente los diferentes niveles de descripción que se suelen contemplar en el estudio de un
computador digital.
2. Niveles de descripción de un computador
La estrategia que habitualmente se utiliza para abordar el estudio de los sistemas
complejos consiste en especificarlos a diferentes niveles de abstracción. Cada nivel se
caracteriza por:
A) Unos elementos de entrada, es decir, disponibles para el diseño en este nivel, y que
proceden del nivel inmediato inferior.
B) Unos elementos de salida, es decir, objetivos del diseño en este nivel, y destinados al
nivel inmediato superior.
C) Una metodología de análisis y síntesis de los elementos de salida en términos de los de
entrada.
Con esta estrategia, la complejidad del sistema queda dividida, acotada y organizada en las
complejidades parciales de cada nivel, dentro de cuyos límites se puede aplicar una metodología
propia de estudio.
Al computador digital como sistema artificial complejo se le ha aplicado esta estrategia.
En nuestro caso consideraremos los siguientes niveles de abstracción dentro del estudio de un
Estructura de Computadores, Facultad de Informática, UCM, Curso 04-05
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computador digital:
Estructura de
Computadores
ARQUITECTURA
SOFTWARE BASICO (S.O.)
LENGUAJES DE ALTO NIVEL
ALGORITMOS
APLICACIONES
TRANFERENCI DE REGISTROS
ELECTRONICO
FISICO
LOGICO
Cada nivel se corresponde con la visión que tiene del sistema un tipo determinado de
usuario, y en cada uno podemos considerar dos procesos de estudio diferentes, el análisis y la
síntesis. El análisis parte de la implementación del sistema a un cierto nivel en términos de
elementos básicos del nivel inferior, y llega a determinar la función del mismo, es decir, su
especificación. El sentido de la síntesis es el opuesto, parte de la especificación de un sistema y
obtiene su implementación en función de los elementos básicos del nivel inferior. En la siguiente
figura hemos representado gráficamente esta relación:
ESPECIFICACION IMPLEMENTACION
Análisis
Síntesis
Ejemplo:
Especifica ción Implementación
a Sínt esis
b
Sumador
a+b
arrastre
a
b
a+b
arrastre
a b a+b arra stre
0 0 0 0
0 1 1 0
1 0 1 0
1 1 0 1
Aná lisis
Estructura de Computadores, Facultad de Informática, UCM, Curso 04-05
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Comentaremos en los subapartados siguientes cada uno de estos niveles.
Nivel Físico
En el nivel físico se manipulan como elementos de entrada las formas geométricas que
se corresponden con las máscaras de difusión utilizadas en el proceso de fabricación de los
circuitos integrados del computador. Determinadas disposiciones de estas formas representan
dispositivos electrónicos concretos, tales como transistores, resistencias, etc., que son los
elementos de salida del nivel físico. En este nivel se suele utilizar como herramienta de estudio
software de manipulación gráfica con restricciones.
IN OUT
DD
VSS
Físico (silicio)
Nivel Electrónico
En este nivel los elementos de salida, es decir, los biestables y las puertas lógicas, se
obtiene a partir de dispositivos electrónicos (resistencias, transistores, etc.) conectados según
una determinada topología. Como metodología de estudio (análisis y síntesis) en este nivel se
utilizan técnicas cuantitativas de análisis en el plano eléctrico-temporal, fundamentalmente
ecuaciones algebraicas y diferenciales.
IN OUT
VD
D
VSS
Circuito e léctrico
Nivel Lógico
Los elementos de entrada a este nivel son los biestables y las puertas lógicas, y los de
salida son módulos combinacionales y secuenciales tales como multiplexores, codificadores,
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