Clase 13 y 14 - Arquitecturas de Computadores

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Unformatted text preview: Pontificia Universidad Cat´olica de Chile Escuela de Ingenier´ ıa Departamento de Ciencia de la Computaci´on IIC2343 Arquitectura de Computadores Segundo Semestre 2010 Clase 13 y 14: Arquitecturas de Computadores c circlecopyrt Alejandro Echeverr´ ıa 1. Motivaci´on El computador b´asico visto hasta ahora contiene todos los elementos fundamentales de un computador. Sin embargo, existen una diversa variedad de computadores distintos que aunque mantienen este core de funcionalidades en com´un, presenta diferencias tanto a nivel de hardware como a nivel de software. 2. Arquitecturas de Computadores Los distintos computadores existentes, aunque similares en los elementos fundamentales, pre- sentan diversas diferencias en sus componentes de hardware y su definici´on de instrucciones. Las variaciones existentes depender´an del uso en que est´ e enfocado el computador particular, pudiendo incluir mayores funcionalidades o mejoras en la eficiencia. En general la arquitectura de un com- putador se puede caracterizar en base a dos elementos fundamentales: la microarquitectura y la arquitectura del set de instrucciones o ISA . 2.1. Microarquitecturas La microarquitectura de un computador se refiere a los distintos componentes de hardware que estar´ an presente en un sistema computacional. Los elementos b´asicos de la microarquitectura de un computador se presentan a continuaci´ on. Adem´ as de estos elementos b´asicos, existe una variedad mayor de elementos diferenciadores que tienen que ver con mejorar la eficiencia de la comunicaci´ on entre las partes del computador, y en el procesamiento de informaci´ on. Estos elementos ir´ an siendo incluidos m´ as adelante al modelo de computador visto hasta ahora. Registros: distintos computadores tendr´ an distinta cantidad y tama˜no de registros. En el caso del computador b´asico visto hasta hora se tienen dos registros de 8 bits. Aumentar la cantidad de registros de un sistema permimte reducir los traspasos de datos a memoria; aumentar el tama˜no de los registros (y por consiguiente de la unidad de ejecuci´ on) permite realizar operaciones con n´umeros de mayor rango y precisi´ on. Otro elemento diferenciador en el caso de los registros es la existencia de registros de prop´ osito especial. En el caso del computador b´asico, el registro B es registro de operaciones y de direccionamiento, mientras que el registro A es s´ olo registro de operaciones. 1 Unidades de ejecuci´on: la unidad b´asica de ejecuci´ on de todo computador es la ALU y como tal estar´ a presente en toda microarquitectura. Sin embargo, es posible modificar las funcionalidades de la ALU , por ejemplo eliminando los shifters, o agregando shifters con rotaci´ on, que en el caso de un rotate left vuelve a incluir el bit m´ as significativo que fue desplazado en el bit menos significativo, y de manera inversa para un rotate right . Tambi´ en es posible agregar operaciones aritm´ eticas m´ as complejas, como multiplicaci´...
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