Practica De Arquitectura De Computadoras

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ACAPULCO

CARRERA: INGENIERÍA EN SISTEMAS COMPUTACIONALES.

MATERIA: ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

TEMA: REPORTE DE LA PRÁCTICA 1. EJECUCIÓN DE MICROOPERACIONES EN UNA COMPUTADORA CON ARQUITECTURA CLÁSICA.

(PROGRAMA #3)

EQUIPO: 3

INTEGRANTES:

FECHA DE ENTREGA DE PRÁCTICA: 11 DE OCTUBRE DEL 2013.

Índice

Introducción…………………………………….………………. 3

Antecedentes…………………………………..……………….. 4

Desarrollo Teórico……………………………..………………. 4

Desarrollo Practico…………………….………………………. 6

Resultados…………………………...………………………… 17

Conclusión…………………………..………………………… 17

Bibliografía…………………………………………………….. 18

Apéndice………………………….……………………………. 18

Anexos………………………………………………………….. 19

Introducción

Modelo de una computadora con arquitectura clásica.

Estas arquitecturas se desarrollaron en las primeras computadoras electromecánicas y de tubos de Aun son usadas en procesadores empotrados de gama baja y son la base de la mayoría de las Arquitecturas modernas.

Esta arquitectura fue utilizada en la computadora ENIAC. Consiste en una unidad central de proceso se comunica a través de un solo bus con un banco de memoria en donde se almacenan tanto los códigos de instrucción del programa, como los datos que serán procesados por este.

Esta arquitectura es la más empleada en la actualidad ya, que es muy versátil. Ejemplo de esta versatilidad es el funcionamiento de los compiladores, los cuales son programas que toman como entrada un archivo de texto conteniendo código fuente y generan como datos de salida, el código máquina que corresponde a dicho código fuente (Son programas que crean o modifican otros programas). Estos datos de salida pueden ejecutarse como un programa posteriormente ya que se usa la misma memoria para datos y para el código del programa.

La principal desventaja de esta arquitectura, es que el bus de datos y direcciones único se convierte en un cuello de botella por el cual debe pasar toda la información que se lee de o se escribe a la memoria, obligando a que todos los accesos a esta sean secuenciales. Esto limita el grado de paralelismo (acciones que se pueden realizar al mismo tiempo) y por lo tanto, el desempeño de la computadora. Este efecto se conoce como el cuello de botella de Von Newman.

En esta arquitectura apareció por primera vez el concepto de programa almacenado. Anteriormente la secuencia de las operaciones era dictada por el alambrado de la unidad de control, e cambiarla implicaba un proceso de recableado laborioso, lento (hasta tres semanas) y propenso a errores. En esta arquitectura se asigna un código numérico a cada instrucción. Dichos códigos se almacenan en la misma unidad de memoria que los datos que van a procesarse, para ser ejecutados en el orden en que se almacenados en memoria. Esto permite cambiar rápidamente la aplicación de la computadora y dio origen a las computadoras de propósito general.

Antecedentes

Analizar el comportamiento interno de una CPU.

Diseñar el modelo de una computadora con arquitectura clásica.

Investigación documental relacionada con el tema.

Diseñar el circuito electrónico que realice las funciones del esquema a bloques que nos fue facilitado por medio de un documento en PDF.

Capturar el circuito en el entorno de Electronics WorkBench.

Verificar la realización de microoperaciones de transferencia, aritméticas, lógicas y de desplazamiento.

Registrar resultados y elaborar informe de la práctica.

Desarrollo Teórico

En esta práctica tendremos que identificar algunos dispositivos que serán los necesarios para el armado de nuestro circuito.

Estos serán:

Líneas de entrada, necesarias para introducir datos, para ser procesados.

Líneas de salida, necesarias para visualizar los datos ya procesados.

Unidad aritmética lógica (ALU), necesaria para hacer los cálculos tanto aritméticos como lógicos.

Acumulador, utilizado principalmente para almacenar el resultado del proceso de los datos. También es utilizada para los desplazamientos hacia la derecha e izquierda.

Hay ocasiones en que la ALU genera un bit de acarreo, y para no perderlo, se hace uso de un flip – flop para almacenar el bit de acarreo.

Bus necesario para los caminos virtuales, con el podemos realizar transferencias entre los datos que tienen los registros almacenados.

Como utilizamos un solo bus, para cualquier tipo de transferencia, es necesario administrar las líneas, para evitar conflictos o perdida de datos, por tal motivo, es necesario implementar un circuito de tercer estado.

El trabajar con más de un conjunto de datos, es necesario utilizar registros para almacenar temporalmente los datos en él, y evitar que anden “vagando” por nuestro sistema y mantenerlo en un registro almacenado.

En el caso de la entrada se almacena en un registro, al hacer operaciones con la ALU, es necesario almacenar los dos conjuntos de datos en dos registros ligados a la ALU, para realizar operaciones aritméticas o lógicas entre ellos.

Lo mismo pasa con la salida, antes de mandar los datos a la salida, tienen que almacenarse temporalmente en un registro.

Ocurre un caso especial con la memoria interna CPU, esta formada por registros, con el propósito e almacenar los datos en ellos y además cuenta con un circuito de tercer estado para tener el control de las líneas.

Para la realización de la práctica necesitamos las siguientes herramientas:

Registros: 74LS116

ALU: 74LS181

Acumulador: 74LS194

Circuito de tercer estado: 74LS244

Led’s para visualizar el recorrido que hacen los datos.

Líneas de +5v y GND.

Las líneas de datos que constituyen el bus de sistema.

Switch controlados

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