4- Hardware y Software

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Ing. María Cristina Maidana
• MODELO DE VON NEUMANN
• MODELO HARVARD
• MODELO ACTUAL
ESTRUCTURA DE UNA COMPUTADORA
Ing. María Cristina Maidana
MODELO DE VON NEUMANN
MUNDO
EXTERIOR
SISTEMA INFORMÁTICO
EJECUTA EL PROGRAMA
INTERCAMBIA INFO 
CON EL MUNDO EXTERIOR
UNIDAD
DE
ENTRADA
SALIDA
CPU
UNIDAD
CENTRAL
DE 
PROCESO
MEMORIA
PRINCIPAL
INSTRUCCIONES Y DATOS
Buses
Dr. Ing. Pablo M. Vera
Ing. María Cristina Maidana
MEMORIA PRINCIPAL
CELDAS DE 
MEMORIA
LONGITUD DE PALABRADECODIFICADOR
REGISTRO DE SELECCION
REGISTRO DE PALABRA
Entrada de direcciones
BUS DE DIRECCIONES
CPU
DATO
ENTRADA Y SALIDA DE DATOS
BUS DE DATOS
LINEAS DE 
CONTROL
BUS DE CONTROL
Almacena tanto datos como programas
Ing. María Cristina Maidana
MEMORIA CENTRAL
CAPACIDAD DE MEMORIA
n
n
CANTIDAD DE LINEAS DE 
DIRECCIONAMIENTO
CANTIDAD DE 
CELDAS IGUAL A
2n
LONGITUD DE PALABRA
Capacidad = cantidad de celdas X longitud de 
palabra
Ing. María Cristina Maidana
MEMORIA CENTRAL
CAPACIDAD DE MEMORIA
25
8 BITS
CUAL ES LA CAPACIDAD DE ESTA 
MEMORIA ??
RECORDAR QUE :
CALCULEN USTEDES
Ing. María Cristina Maidana
MEMORIA CENTRAL
PROCESO DE LECTURA
DIRECCION
SALIDA DE DATOS
TIEMPO DE ACCESO PARA 
LECTURA
Ing. María Cristina Maidana
MEMORIA CENTRAL
PROCESO DE ESCRITURA
DIRECCIÓN
habilit.
escritura
DATO
Ing. María Cristina Maidana
CPU
UNIDAD CENTRAL DE PROCESO
UNIDAD DE 
CONTROL
UNIDAD ARITMÉTICA Y 
LOGICA
ALU
UNIDAD DE CONTROL
Ing. María Cristina Maidana
UNIDAD DE CONTROL
SECUENCIADOR
MICROCOMANDOS
CK
PROGRAM COUNTER
DIRECCION
A LA 
MEMORIA 
CENTRAL
REGISTRO DE ESTADOS
BITS DE STATUS
REGISTRO DE 
INSTRUCCION
C.O.
INSTRUCCIÓN 
DIR OP
http://blogs.ya.com/gazzbcn/files/reloj.jpg
Ing. María Cristina Maidana
UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA
Para hacer una operación necesita:
• Código de operación
• Direcciones de los operandos
• Dirección para almacenar el resultado
Ing. María Cristina Maidana – Dr. Ing. Pablo Vera
UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA
• Máquina de tres direcciones
• Máquina de dos direcciones
• Máquina de una dirección (microprocesador)
Código de 
operación
Direcc. Op1 Direcc. Op2 Direcc. Resu
Código de 
operación
Direcc. Op1/Resu Direcc. Op2
Código de 
operación
Direcc. Operando/Resultado
Dr. Ing. Pablo M. Vera
UNIDAD ARITMÉTICA LÓGICA
Ing. María Cristina Maidana
EJEMPLO DE UN PROGRAMA
Sumar dos operandos que están en memoria. Guardar 
el resultado en memoria.
1ª instrucción: Cargar el acumulador con el primer operando
2ª instrucción: Sumar el segundo operando al acumulador 
(resultado queda en el acumulador)
3ª instrucción: Guardar el resultado en memoria
BUSQUEDA DE INSTRUCCIONES
PC
RI
CPU
MEMORIA
(1)
(3)
(2)
(4)
PC=PC+ 1
FETCH (búsqueda)
(1)
• 1er Instrucción: Cargar el acumulador con el primer operando
EJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES
Op.1
MEMORIA
MICROCOMANDOS
PC
RI
CPU
ALU
ACUMULADOR
Op.1
FETCH
(1)
(2)
(3)
(4)
transferencia(5)
Leer
Dr. Ing. Pablo M. Vera
• 2da Instrucción: Sumar al acumulador el segundo operando
EJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES
Op.1
MEMORIA
MICROCOMANDOS
PC
RI
CPU
ALU
ACUMULADOR
Op.1
FETCH
(1)
(2)
(3)
(4)
transferencia(5)
Leer
(6)
(7)
Dr. Ing. Pablo M. Vera
• 3ra Instrucción: Guardar en memoria el valor del acumulador
EJECUCIÓN DE INSTRUCCIONES
Op.1
MEMORIA
MICROCOMANDOS
PC
RI
CPU
ALU
ACUMULADOR
Op.1
FETCH
(1)
(4)
(5)
(3)
transferencia
Escribir
(2)
Dr. Ing. Pablo M. Vera
Ing. María Cristina Maidana
E/S
CPU
MEMORIA DE 
PROGRAMA
(INSTRUCCIONES)
32 BITS
MEMORIA DE 
DATOS
8 BITS
BUS DE 
DIRECCIONES
BUS DE 
DIRECCIONES
BUS DE 
INSTRUCCIONES
BUS DE DATOS
ARQUITECTURA HARVARD
Ing. María Cristina Maidana
ARQUITECTURAS ACTUALES
• MOTHERBOARD
– La placa base es un circuito impreso en donde se montan todos los 
componentes y sus interconexiones a manera de pistas (cobre 
adherido a la tarjeta). 
– Básicamente es el dispositivo que aglutina a todos los demás que 
permiten el funcionamiento de la PC: microprocesador, buses, 
ranuras, zócalos, memoria, puertos, conectores, video, etc.
Chipset del Motherboard
Ing. María Cristina Maidana
Microprocesador
–El encapsulado
–La memoria caché
–El coprocesador matemático
–Set de Instrucciones
Ing. María Cristina Maidana
Microprocesador
Procesador Pentium 4 
. 
Arquitecturas Multicore
• Un procesador multinúcleo es aquel que 
combina dos o más microprocesadores 
independientes en un solo paquete, a menudo 
un solo circuito integrado.
• Actualmente la velocidad de los procesadores 
no aumenta pero si la cantidad de núcleos que 
incorporan
Dr. Ing. Pablo M. Vera
https://es.wikipedia.org/wiki/Procesador
https://es.wikipedia.org/wiki/Circuito_integrado
Ing. María Cristina Maidana
MEMORIAS
• Almacenamiento Interno (memoria principal, central o interna):
• Memoria RAM (Random Access Memory):
- Zona de memoria de lectura/escritura.
- Es volátil.
- Almacena el S.O. y los programas que están en ejecución junto con sus datos.
- Costosa, capacidad limitada.
• Memoria ROM (Read Only Memory):
- Zona de la memoria de sólo lectura.
- Es permanente.
- Almacena la BIOS (Basic Input-Output System): Conjunto de programas que se 
ejecutan al encender el PC (chequean el sistema y cargan el S.O. en RAM)
Módulo de memoria RAM
Hardware en dispositivos Móviles
26
➢ Múltiples Núcleos (4, 6, 8 …)
➢ Velocidades cada vez mayores +2hz
➢ Cada vez con más memoria RAM 1, 2, 3, 4, 6 GB
➢ Incluyen CPU y GPU
➢ Mezclan velocidades de procesadores
27
big.LITTLE
Mas allá del big.LITTLE
Kirin 980
28
➢ 2 núcleos Cortex-A76 de hasta 2.6 GHz
➢2 núcleos Cortex-A76 de hasta 1.92 GHz
➢4 núcleos Cortex-A55 de hasta 1.8 GHz
¡3 velocidades de procesador distintas!
7 nm
29
SOC (System on a chip)
Verdaderos 
Smartphones
30
NPU o Neural Processing Unit
31
➢ Se especializan en acelerar algoritmos de machine
learning
➢ Modelos predictivos como redes neuronales o random
forest
Presentado en 2017 con el Huawei Mate 10
32
Procesador Kirin 970
➢ 50% menos de consumo 
➢ 25% mas rápido que la CPU
➢ Red neuronal ya entrenada
➢ 200 fotos en 6 seg tarea que con la CPU llevaría 120 seg
¿Para qué sirve un NPU en un celular?
33
➢ Se adapta a los hábitos del usuario, pre cargado aplicaciones y 
optimizando según las costumbres de uso, haciendo que luego de un tiempo 
de aprendizaje funciones más rápido.
➢ Al tomar una fotografía reconoce automáticamente a que se le quiere 
sacar la foto cambia los seteos de la camára para tomar una imágenes mejor
➢ Mejora el consumo de batería
➢ Detecta por los patrones de uso si toco accidentalmente la pantalla y no 
realiza acciones no deseadas
¿Para qué sirve un NPU en un celular?
34
➢ Funciones offline:
➢ Traductor
➢ Reconocimiento de voz
➢ Procesamiento de datos del entorno con privacidad
NPU en diversos equipos
35
➢ Huawei mate 10 y posteriores
➢ Iphone X y 8
Ing. María Cristina Maidana
SOFTWARE
Ing. María Cristina Maidana
SOFTWARE
• Sistema Operativo:
– Carga el programa en memoria
– Lo ejecuta
– Encadena las tareas
– Gestiona los recursos de la máquina (memoria y los 
periféricos)
• Programas:
– Utilitarios
– Programas de usuario
Ing. María Cristina Maidana
SOFTWARE
• Algoritmo
– secuencia de acciones para cumplir una tarea
• Dato
– Información con la que opera un algoritmo para llegar a un 
resultado
• Programa
– algoritmo expresado de un modo formal en un lenguaje de 
programación
Ing. María Cristina Maidana
LENGUAJES
• Bajo nivel : dependientes del HW (no portables)
– Lenguaje de máquina
• comprensible para la máquina
• menos potente
• más rápido
– Lenguaje ensamblador
• Comprensible para el programador (mnemónico)
• Traductor: Assembler
Ing. María Cristina Maidana
1 0 0 0 0 1 1 0 
0 1 0 0 0 0 0 0 
1 0 1 1 0 1 1 1 
1 0 1 0 0 0 0 0 
0 0 0 0 0 0 0 0 
0 0 1 1 1 1 1 1
8 6
4 0
B 7
A 0
0 0
3 F
LDA A #$ 40
STA A $ A000
SWI
LENGUAJE DE 
MÁQUINA HEXADECIMAL MNEMÓNICOLENGUAJES DE BAJO NIVEL
Ing. María Cristina Maidana
LENGUAJES
• Alto nivel: independientes del HW (portables)
– Compilados
– Fortran
– Ada
– Cobol
– Pascal
– C 
– Interpretados
– Basic
– Python
– JavaScript
Ing. María Cristina Maidana
PROGRAMA EN 
MNEMONICO
PROGRAMA EN 
LENGUAJE DE 
MAQUINA
TRADUCCION
PROGRAMA TRADUCTOR O 
ENSAMBLADOR
BAJO NIVEL
ASSEMBLER
LENGUAJES
Ing. María Cristina Maidana
PROGRAMA 
FUENTE
PROGRAMA OBJETOTRADUCCION
PROGRAMA COMPILADOR
ALTO NIVEL
MODO TEXTO 
(ASCII)
LENGUAJE DE 
MAQUINA
PEPE . C PEPE . OBJ
LENGUAJES
Ing. María Cristina Maidana
LENGUAJES
• Construcción de un programa
DATOS RESULTADOS
PROGRAMA
PROCESO
INFORMÁTICO
Ing. María Cristina Maidana
LENGUAJES
• Escribir un programa
– Seleccionar lenguaje
– Generar el Programa Fuente (archivo de texto) con el programa editor
– Compilar el programa con el Compilador generando el Programa 
Objeto
– Enlazar el programa utilizando el Linker generando el Programa 
Ejecutable
Ing. María Cristina Maidana
CONSTRUCCIÓN 
DE UN PROGRAMA
RESULTADO
pepe.C pepe.obj pepe.exe
ejecutar
COMPILADOREDITOR LINKER
Ing. María Cristina Maidana
LENGUAJES
• Características del Compilador
– Genera el Programa Objeto
– Traduce a lenguaje de máquina
– Direcciones de saltos relativos (no hacen 
referencia a direcciones de memoria específicas)
– El microprocesador entiende al programa objeto 
pero no lo puede ejecutar
Ing. María Cristina Maidana
LENGUAJES
• Características del Linker
– Genera el Programa Ejecutable
– Resuelve las referencias externas (código en otro 
programa)
– Incorpora las bibliotecas de funciones
– Efectúa enlaces
Diferencias entre compilador e 
Interprete
• El compilador analiza el código completo y 
genera un programa ejecutable. Los errores de 
codificación se detectan antes de poder 
ejecutar.
• El interprete ejecuta instrucción por 
instrucción. Pueden ocurrir errores por 
instrucciones no válidas en el medio del 
programa.