UNIVERSIDAD UPAGU FACULTAD DE INGENIERIA INFORMATICA Y DE SISTEMAS
TITULO DEL TRABAJO ARQUITECTURAS DE COMPUTADOR, RISC,CISC y PC XT.
CURSO : ARQUITECTURA DE COMPUTADOR
INTEGRANTES CHUQUIMANGO MORI; Jefferson Smith. NOVOA SANCHEZ, Jorge Luis. MARIN SALAZAR , Nick Jonathan.
CATEDRATICA ING. LIZ VALDIVIA VARGAS
Cajamarca, abril 2015
|ARQUITECTURAS CISC & RISC ARQUITECTURA RISC: La Arquitectura RISC (complex instruction set computer); Breves Instrucciones De Codificacion.
Debido a la introducción de la microprogramación (que permitió que los complejos circuitos lógicos de la unidad de control se reemplazaran por una memoria con un microprograma), se volvió mucho más barato sustituir funciones que antes se realizaban mediante una serie de instrucciones, por instrucciones más complejas que entendía y ejecutaba el microprograma. (García, 2007) Instrucciones simples pueden ejecutarse en pocos ciclos de reloj/ciclos de reloj más cortos. Apropiado para la aplicación de arquitectura segmentada. Potencialmente se completaría una instrucción por ciclo de reloj. Tamaño de instrucción fijo simplifica búsqueda y decodificación. Un grupo pequeño de instrucciones (∼20%) ocupa la mayor parte del tiempo de ejecución de un programa (∼ 80%). Un conjunto de instrucciones simples puede implantar también instrucciones complejas. (C, 2007) Características principales de un procesador RISC: Búsqueda previa de instrucciones Segmentación Operación superescalar / paralelismo a nivel de instrucción CISC
RISC
Instrucciones multiciclo
Instrucciones de único ciclo
Carga/almacenamiento incorporadas en otras instrucciones
Carga/almacenamiento son instrucciones separadas
Arquitectura memoria-memoria
Arquitectura registro-registro
Instrucciones largas, Código con menos líneas
Instrucciones cortas, Código con más líneas
Utiliza memoria de microprograma
Implementa las instrucciones directamente en hardware Se añaden instrucciones nuevas sólo si son de uso frecuente y no reducen el rendimiento de las más importantes Compiladores complejos
Se enfatiza la versatilidad del repertorio de instrucciones Reduce la dificultad de implementar compiladores
Elimina microcódigo y la decodificación de instrucciones complejas
ARQUITECTURA DEL COMPUTADOR PC/XT La PC XT fue una máquina mejorada diseñada para uso en los negocios. Tenía 8 ranuras de expansión y un disco duro de 10 megabytes; la PC original fracasó estrepitosamente en el mercado casero, pero fue extensamente usada en los negocios. El procesador aún era un Intel 8088 de 4.77 MHz y el bus de expansión de 8-bit ISA con arquitectura bus XT. El bus ISA: El bus ISA (Industry Standard Architecture), fue el primer bus utilizado en los equipos PC y XT de IBM como sistema de arquitectura abierta. Esto permitió en gran parte la proliferación de clones y la gran variedad de tarjetas de expansión e interface de bajo costo que aún se encuentran en el mercado. De los buses ISA hay dos versiones: el de 8 bits y el de 16 bits.
El bus ISA de 8 bits: El bus ISA de 8 bits salió al mercado en el año 1982 con el PC y luego se conservó en los XT's. Este bus se encuentra en forma de conector en línea de doble lado y tiene 62 contactos, 31 por cada lado. Sus pines o contactos están numerados por un lado como A1 hasta A31 y por el otro lado como B1 hasta B31. En la figura se muestra la estructura física, la numeración y el nombre de cada una de las señales.
Como se puede observar, en una ranura o slot se encuentran el bus de datos, el bus de direcciones, las señales de control y de reloj y los voltajes de alimentación. Casi todas estas señales van conectadas al microprocesador a través de circuitos acopladores (drivers o buffers) con el fin de protegerlo de posibles cortocircuitos o conexiones equivocadas. El bus ISA de 16 bits: Con el avance de la tecnología, las limitaciones del bus ISA de 8 bits se evidenciaron rápidamente. Las seis interrupciones disponibles se coparon con la unidad de disco flexible, el disco duro, los puertos seriales y el puerto paralelo, dejando pocas posibilidades de expansión. Así mismo, de los tres canales de DMA, la unidad de disco y el disco duro ocupaban dos, quedando uno solo libre. La capacidad de direccionamiento de solo 1 MB y el bus de datos de 8 bits también se constituyeron en un cuello de botella, que hacía los equipos muy lentos para las nuevas aplicaciones generadas en el desarrollo de nuevo software. Con la aparición del microprocesador 80286 de 16 bits y los computadores AT en 1984, se diseñó en forma muy inteligente un nuevo bus, el ISA de 16 bits, que utilizaba en gran parte el bus anterior ISA de 8 bits agregándole un segundo conector de 36 pines alineado con el primero con nuevas señales. De esta forma, se podían utilizar la gran cantidad de tarjetas periféricas y de expansión que existían en el mercado. En esencia se agregaron otros 8 bits de datos, más direcciones, cinco interrupciones y cuatro canales de DMA y algunas señales de control. Así mismo, se incrementó la velocidad a 8.33 MHz. Vale la pena mencionar que el bus ISA de 16 bits o bus AT, fue ampliamente utilizado por los fabricantes de clones y compatibles, revolucionando desde el punto de vista de los precios, la industria de los PC's. Este bus todavía se encuentra en la mayoría de los computadores personales fabricados actualmente, ya que para él se fabrican una gran cantidad de tarjetas para periféricos y de expansión. El Microprocesador 8088:
La empresa IBM contrato la firma Intel para diseñar el sucesor del chip 8086, se llama CPU 8088. Las primeras computadoras personales se introdujeron en el mercado en 1981. Estas computadoras, que contaban con una capacidad de 16kb de memoria, una unidad de cinta en forma de cassette, y un monitor monocromo de color verde sin prestaciones gráficas. Ya hace más de 15 años de este acontecimiento. Externamente, el chip 8088 solo usaba un formato de 8 bits para su bus de datos. Pero internamente, trabaja con 16 bits, como el procesador 8086. La CPU 8086/8088 fue equipada con un bus de direcciones de 20 bits, que el permitía seleccionar 2 elevado a la 20 ubicaciones de memoria en forma directa, equivalente a 1 MB (1,048,576bytes), lo que definía el límite físico de la memoria de este procesador. En sus inicios, en sus inicios funcionaba a una
frecuencia de reloj impresionante de 4.77MHz. Las computadoras XT eran versiones mejoradas de las PC de IBM, con la incorporación de un disco duro. Más adelante los modelos de Turbo XT compatibles, contaban con velocidades 8 MHz, 10 MHz e incluso 12MHz. Comparado con la potencia disponible hoy en día, es difícil imaginar cual era la utilidad de una computadora con un procesador 8086/8088. No obstante, el software que se disponía aquellos días no precisaba mucha potencia. Incluso un programa de tratamiento de textos reciente, como el programa Word 5.5 de Microsoft, podría funcionar correctamente con una CPU 8088. Puntos de interés del 8088:
Arquitectura interna de 16 bits Soporta 1 MB de memoria
Aritmética con signo y sin signo de 8 y 16 bits, tanto en binario como en decimal, incluyendo multiplicación y división. 14 registros de 16 bits.
Interrupción enmascarable y no enmascarable. 24 modos de direccionamiento de operandos. Acceso directo a memoria Soporte
para
coprocesadores de bus local. Soporte para E/S mapeada en memoria. Operaciones de cadena.
Microprocesador 8088
Diagrama en bloque del microprocesador 8088
Definición de las terminales del microprocesador 8088
AD0 – estas patas de direcciones de ciclo del bus. multiplexadas; bits A0 – A7 de principio del ciclo usan como el bus del procesador. esta información dirección se (latched) y se en la dirección sistema.
AD7: Las señales de transmiten información memoria y E/S en cada Estas señales están llevan los dirección al del bus, después se de datos En la PC, de asegura convierte del bus del
A8 – A15: Estas líneas son la salida de los bits A8 – A15 de dirección para memoria y E/S en cada ciclo del bus. No están multiplexadas y permanecen estables durante el ciclo del bus. En la PC, esta información de dirección se asegura (latched) y se convierte en los bits A8 – A15 de dirección del bus del sistema. A16/S3 – A19/S6: Al inicio de cada ciclo del bus para memoria, estas señales llevan los bits A16 – A19 de dirección de memoria. Durante el resto del ciclo, presentan el estado interno del 8088. Cuando S6 es bajo, S5 da el estado de habilitación de la bandera de interrupción, y S4 y S3 se codifican para decir cual registro de segmento se esta usando. En la PC no se usa esta información de estado. Estas líneas se aseguran y se convierten en los bits A16 – A19 de dirección del bus del sistema. CLK: Esta línea proporciona la información de temporización para el 8088. En la PC, esta línea viene del reloj 8284. RQ/GT0: Es una señal bidireccional usada por otros maestros de bus local para solicitar el uso del bus local. En la PC, esta línea se conecta a un enchufe de procesador auxiliar, compatible con el coprocesador numérico 8087. RQ/GT1: Realiza la misma función que RQ/GT0, pero tiene un nivel de prioridad más bajo. En la PC no se usa. LOCK: Se activa por una instrucción de seguro (lock) y permanece activa hasta el final de la siguiente instrucción. Se usa para indicar a otros maestros de bus que no deben intentar ganar el control del bus. Debido a que el diseño de la PC no es de bus multimaestro, esta línea no se usa.
NMI: Esta línea de entrada genera una interrupción no enmascarable (nonmaskable). En la PC esta entrada de petición de interrupción se usa para reportar errores de paridad en la memoria de la tarjeta madre, acepta peticiones de interrupción del enchufe del procesador auxiliar, y acepta peticiones de dispositivos sobre el bus del sistema. INTR: Esta señal de entrada es la de interrupción mascarable. En la PC, se conecta al controlador de interrupciones 8259A, el cual expande la entrada a 8 entradas de interrupción al sistema. READY: Esta línea de entrada se usa para insertar estados de espera en los ciclos del bus del 8088 y, así, extender la longitud del ciclo. En la PC, esta línea viene del reloj 8284A, el cual lo sincroniza con el reloj del sistema. La PC usa la función READY para insertar un estado de espera en todos los accesos de puerto de E/S y DMA, y proporciona una función de generación de estados de espera en el bus del sistema. RESET: Se usa para detener al microprocesador. En la PC, esta señal viene del reloj 8284A, el cual recibe su entrada de la fuente de energía del sistema. La fuente del sistema genera una señal llamada energía buena, la cual indica que los niveles de energía están en niveles adecuados y el RESET se puede remover del 8088.
QS0 y QS1: Estas líneas de salida dan el estado de la cola de instrucción interna. En la PC, estas líneas están alambradas con el enchufe del procesador auxiliar de tal manera que puede seguir el estado de la cola del 8088. TEST: Este pin de entrada se prueba por la instrucción espera de prueba. Si esta en bajo, la ejecución continua; si esta en alto, el 8088 espera en un estado de ocioso hasta que la pata va a bajo. En la PC, se alambra con la salida BUSY del 8087. S0, S1 y S2: Estas salidas presentan información del estado que pertenece al tipo de ciclo de bus que será ejecutado. En la PC, estos bits se alambran al controlador de bus 8288, donde se decodifican. Las salidas decodificadas del 8088 se convierten en las líneas de control del bus del sistema.
CONCLUSIÓNES Los avances y progresos en la tecnología de semiconductores han reducido las diferencias en las velocidades de procesamiento de los microprocesadores con las velocidades de las memorias, lo que ha repercutido en nuevas tecnologías en el desarrollo de microprocesadores. Hay quienes consideran que en breve los microprocesadores RISC sustituirán a los CISC, pero existe el hecho que los microprocesadores CISC tienen un mercado de software muy difundido.
El microprocesador 8088 estaba construído con unos 29 mil trasnsistores de la famila CMOS, canal N, con conexiones entre sí de 3 micras. Operaba a una velocidad de 4.77 Mhz. El 8088 constaba con 20 pines en el tamaño del bus de dirección (desde A0 hasta A20, los pines desde 0 al 7 y desde 16 al 19 estaban multiplexados). Además del PC/XT 5160 el micro 8088 fué utilizado en la PC/XT 370, la 3270PC, PCjr (lanzada por IBM en noviembre de 1983), entre otros. El microprocesador 8088 fué desplazado por el micro 80286 lanzado en febrero del 1982.
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