Estructura del computador

Carlos Pereira y Miguel Martinez

Estructura del computador

Medidas del rendimiento

Programas para evaluar rendimiento

Modos de direccionamiento

Formato de las instrucciones

Tipos de operadores

Que se debe tener en cuenta para el diseño de un computado

Tipos de instrucciones

Definición

Fases de ejecución de una instrucción

3.3

Módulos que componen la estructura básica

1.2

1.2

2.2

2.1

3.2

1.1

1.1

3.4

3.1

Como calcular el rendimiento de un computador

Parametros de diseño

El repertorio de instrucciones

Estructura basica de los computadores

Índice

ESTRUCTURA BÁSICA DE LOS COMPUTADORES

info

• Unidad Central de Procesamiento (CPU): Ejecuta instrucciones y procesa datos.
• Memoria RAM: Almacena datos e instrucciones temporales.
• Disco Duro/SSD: Almacena datos de forma permanente.
• Placa Base: Conecta todos los componentes y permite la comunicación entre ellos.
• Fuente de alimentación: Suministra energía a los componentes.
• Dispositivos de Entrada/Salida: Permiten la interacción con el usuario (teclado, mouse,

Módulos que componen la estructura básica

info

Las fases que se ejecutan al momento de leer una instruccion son:

• Fetch (Captura): La CPU obtiene la instrucción desde la memoria.
• Decode (Decodificación): La instrucción se traduce a un formato que la CPU pueda entender.
• Execute (Ejecución): La CPU realiza la operación especificada por la instrucción.
• Memory Access (Acceso a Memoria): Se accede a la memoria para leer o escribir datos, si es necesario.
• Write Back (Escritura de Resultados): Los resultados de la ejecución se almacenan en la memoria o en registros.

Estas fases se repiten en un ciclo continuo para ejecutar múltiples instrucciones.

Fases de ejecución de una instrucción

EL REPERTORIO DE INSTRUCCIONES

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El repertorio de instrucciones es el conjunto completo de operaciones que una CPU puede realizar. Incluye diferentes tipos de instrucciones, como:

• Instrucciones aritméticas: Realizan operaciones matemáticas (suma, resta, multiplicación, etc.).
• Instrucciones lógicas: Realizan operaciones booleanas (AND, OR, NOT).
• Instrucciones de control: Modifican el flujo de ejecución (saltos, bucles, llamadas a funciones).
• Instrucciones de carga y almacenamiento: Mueven datos entre la memoria y los registros.
• Instrucciones de entrada/salida: Gestionan la comunicación con dispositivos externos.

El repertorio de instrucciones varía según la arquitectura del procesador y determina las capacidades y el rendimiento del sistema.

Definicion y tipos

PARÁMETROS DE DISEÑO

¿Que se debe tener en cuenta para el diseño de un computador?

Para el diseño de un computador, se deben tener en cuenta varios factores clave:

• Arquitectura: Definir la estructura y organización de los componentes, como la CPU, memoria y periféricos.
• Rendimiento: Evaluar la velocidad de procesamiento y la capacidad de respuesta, considerando el uso de tecnología de punta.
• Costo: Establecer un presupuesto que contemple componentes, fabricación y mantenimiento.
• Consumo de energía: Diseñar para maximizar la eficiencia energética y reducir costos operativos.
• Escalabilidad: Asegurarse de que el sistema pueda crecer en capacidad o rendimiento sin una reestructuración significativa.
• Compatibilidad: Garantizar que el sistema funcione bien con software y hardware existentes.
• Confiabilidad: Implementar medidas para asegurar un funcionamiento continuo y minimizar fallos.
• Facilidad de mantenimiento: Diseñar el sistema de manera que las actualizaciones y reparaciones sean simples.
• Interfaz de usuario: Considerar la usabilidad y experiencia del usuario final.
• Normativas y estándares: Cumplir con regulaciones de seguridad y estándares de la industria.

Tipos de operadores

• Aritméticos: +, -, *, /, %
• Lógicos: &&, ||, !
• Comparación: ==, !=, >, <, >=, <=
• Asignación: =, +=, -=, etc.
• Incremento/Decremento: ++, --
• Bit a Bit: &, |, ^, <<, >>
• Ternarios: condición ? valor1 : valor2
• Tipo: instanceof (en algunos lenguajes)

Modos de direccionamiento

Los modos de direccionamiento son técnicas que determinan cómo se accede a los operandos en una instrucción. Algunos de los más comunes son:

• Direccionamiento Inmediato: El operando es un valor constante en la instrucción (ej. MOV A, 5).

• Direccionamiento Directo: La dirección del operando se especifica directamente (ej. MOV A, [1000]).

• Direccionamiento Indirecto: La dirección del operando se encuentra en un registro o memoria (ej. MOV A, [R1]).

• Direccionamiento por Registro: El operando está en un registro (ej. MOV A, B).

• Direccionamiento por Desplazamiento: Se usa una dirección base más un desplazamiento (ej. MOV A, [R1 + 5]).

• Direccionamiento Relativo: La dirección se calcula en relación a la posición de la instrucción actual (ej. saltos en código).

• Direccionamiento Indexed: Usa un registro y un desplazamiento para calcular la dirección (ej. MOV A, [BASE + INDEX]).

Estos modos afectan cómo se interpretan y ejecutan las instrucciones en la CPU

• Código de Operación (Opcode): Indica la operación a realizar (ej. suma, carga, salto).
• Operandos: Pueden ser registros, direcciones de memoria o valores inmediatos. Dependiendo del tipo de instrucción, puede haber uno o más operandos.
• Modo de Direccionamiento: Especifica cómo se accederá a los operandos (puede estar implícito en el opcode o ser un campo separado).
• Campo de Registro: Indica qué registros se utilizarán, si aplica.
• Campo de Desplazamiento: En ciertos modos de direccionamiento, se incluye un campo para desplazamientos o índices.

Formato de las instrucciones

Como calcular el rendimiento de un computador

Medidas de rendimiento

Las medidas del rendimiento de un computador son:

• MIPS (Millones de Instrucciones por Segundo): Indica cuántas instrucciones puede ejecutar por segundo.
• FLOPS (Operaciones de Punto Flotante por Segundo): Mide la capacidad de cálculo en operaciones de punto flotante.
• CPI (Ciclos por Instrucción): Promedio de ciclos de reloj necesarios para ejecutar una instrucción.
• Tiempo de Ejecución: Tiempo total requerido para ejecutar un programa o tarea.
• Tasa de Transferencia: Velocidad de transferencia de datos entre componentes (ej. memoria y CPU).
• Latencia: Tiempo que tarda un dato en ir de un punto a otro en el sistema.
• Throughput (Rendimiento): Cantidad de trabajo realizado en un tiempo determinado (ej. tareas completadas por segundo).
• Utilización: Porcentaje del tiempo que un recurso (como la CPU) está ocupado ejecutando tareas.

Mide el rendimiento del sistema en tareas cotidianas como productividad, multimedia y juegos. Ofrece una evaluación integral del rendimiento general del PC.

Proporciona información detallada sobre el hardware y realiza pruebas de rendimiento en CPU, memoria, disco y más. Es especialmente útil para diagnóstico y benchmarking.

Programas para evaluar rendimiento

PassMark PerformanceTest

Ofrece un conjunto exhaustivo de pruebas para evaluar la CPU, memoria, gráficos y discos. Incluye comparativas con otros sistemas y un enfoque detallado en múltiples aspectos del rendimiento.

AIDA64

PCMark 10

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