Funcionamiento de los Computadores

1
Funcionamiento de los Computadores
Ignacio Alvarez García Octubre - 2004
2
Indice

• Introducción al funcionamiento del computador
• Ejecución de instrucciones de máquina
• Lenguajes de alto y bajo nivel
• Las zonas de memoria de un programa
• Entrada/Salida

3
El computador

• Máquina de ejecución secuencial de instrucciones
• Programasecuencia de instrucciones
• Instrucciones y datos almacenados en memoria
• Memoria organizada en direcciones
• Instrucciones, datos y operaciones en binario

Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
Inst1
Instrucciones codificadas en binario
01101101
Inst2
11101011
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000000
Y
Datos codificados en binario
00000111
Z
00000010
. . .
4
Partes del computador
CPU
CU

• Unidad de Control (CU) organiza el
  funcionamiento del computador
• Unidad Aritmético Lógica (ALU) ejecuta
  operaciones aritméticas (,-,,/) y lógicas a
  nivel de bit (AND, OR, )
• Registros lugares de almacenamiento temporal de
  información
• Memoria lugar principal de almacenamiento de
  información (código y datos)
• Dispositivos de E/S permiten la comunicación con
  el exterior

registros
ALU
Memoria
E/S
5
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst1

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
Operando1
Operando2
ALU
Resultado
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
11101011
MOV Z,X
Inst2
01101101
ADD Z,Y
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000000
0
Y
00000111
7
Z
00000010
2
. . .
6
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst1

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
Operando1
Operando2
ALU
Resultado
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
11101011
MOV Z,X
Inst2
01101101
ADD Z,Y
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000000
0
Y
00000111
7
Z
00000010
2
. . .
7
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst1

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
MOV X,3
Operando1
Operando2
ALU
Resultado
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000000
0
Y
00000111
7
Z
00000010
2
. . .
8
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst1

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
MOV X,3
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000000
0
Y
00000111
7
Z
00000010
2
. . .
9
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst1

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
MOV X,3
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000000
0
Y
00000111
7
Z
00000010
2
. . .
10
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst1

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
MOV X,3
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000000
0
Y
00000111
7
Z
00000010
2
. . .
11
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst1
Inst2

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
MOV X,3
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000010
2
. . .
12
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst2

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
11101011
MOV Z,X
Inst2
01101101
ADD Z,Y
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000010
2
. . .
13
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst2

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101011
MOV Z,X
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000010
2
. . .
14
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst2

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
MOV Z,X
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000010
2
. . .
15
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst2

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
MOV Z,X
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000010
2
. . .
16
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst2

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
MOV Z,X
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000010
2
. . .
17
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst2
Inst3

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
MOV Z,X
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000011
3
. . .
18
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst3

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
11101011
MOV Z,X
Inst2
01101101
ADD Z,Y
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000011
3
. . .
19
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst3

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
01101101
ADD Z,Y
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000011
3
. . .
20
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst3

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
ADD Z,Y
Operando1
00000011
Operando2
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000011
3
. . .
21
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst3

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
ADD Z,Y
Operando1
00000111
Operando2
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000011
3
. . .
22
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst3

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
ADD Z,Y
Operando1
00000111
Operando2
00000011
ALU
Resultado
00000011
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000011
3
. . .
23
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst3

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
ADD Z,Y
Operando1
00000111
Operando2
00000011
ALU
Resultado
00001010
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00000011
3
. . .
24
Ejecución de instrucciones
CPU
Cont. Prog.
Inst3
Inst4

• Ejemplo x3 zxy

Instrucción
11101100
ADD X,Y
Operando1
00000111
Operando2
00000011
ALU
Resultado
00001010
Dirección
Contenido
Lee instrucción de memoria
Pasa a siguiente instrucción
000..00
01101100
000..01
00101110
000..10
11111100
. . .
Decodifica instrucción
Almacena resultado
11101100
MOV X,3
Inst1
MOV Z,X
11101011
Inst2
ADD Z,Y
01101101
Inst3
. . .
X
Obtiene operandos
Calcula resultado
00000011
3
Y
00000111
7
Z
00001010
10
. . .
25
Lenguajes de alto y bajo nivel

• El computador ejecuta lenguaje máquina
• Secuencias de 0s y 1s interpretadas como
  instrucciones
• Instrucciones muy sencillas (copiar, sumar, ...)
• Difícil de escribir, leer y depurar por el hombre
• Fácil de almacenar e interpretar por el
  computador
• El programador escribe lenguaje de alto nivel
• Lenguaje textual con instrucciones no ejecutables
  directamente por el computador
• Instrucciones más complejas
• Fácil de escribir, leer y depurar por el hombre
• Necesita un programa compilador o intérprete para
  convertir a secuencia de instrucciones de máquina

26
Lenguajes de alto y bajo nivel

• Ejemplo

Programa de alto nivel
Programa de máquina
include ltstdio.hgt include ltstdlib.hgt main()
int i float x i7 x1 while
(igt1) xxi ii-1
printf(El factorial es f,x)
mov DWORD PTR _iebp, 7 mov DWORD PTR
_xebp, 1F L906 cmp DWORD PTR _iebp,
1 jl SHORT L907 fild DWORD PTR
_iebp fmul DWORD PTR _xebp fstp DWORD PTR
_xebp mov eax, DWORD PTR _iebp sub eax,
1 mov DWORD PTR _iebp, eax jmp SHORT
L906 L907 fld DWORD PTR _xebp sub esp,
8 fstp QWORD PTR esp push OFFSET
FACTORIAL call _printf add esp, 12
11000111 01000101 11111100 00001111 00000000 00000
000 00000000
27
Alto nivel

• Ventajas
• Programación más cerca del lenguaje humano y
  matemático
• Lenguajes estructurados y tipados
• Facilidad de escritura, lectura y depuración
• La complejidad se deja al compilador
• Código portable de una máquina a otra

• Inconvenientes
• Dificultad de acceso a todos los recursos de la
  máquina
• El código máquina resultante suele ser más grande
  y lento

28
Alto nivel ? código máquina

• Pasos en la obtención de código máquina
• Escribir código fuente (programa editor)
• Compilar código fuente (programa compilador)
• Enlazar código objeto y librerías (programa
  enlazador)

29
Ejecución del programa

• Ejecución de un programa
• Cargar en memoria el archivo ejecutable (programa
  cargador)
• Poner en el PC la dirección de la 1ª instrucción
  del programa
• O bien cargar en memoria y ejecutar paso a paso
  con un programa depurador

.EXE
00011100 00010100 11011100 11010100 ...
Cargador
00011100 00010100 11011100 11010100 . . . . . . .
. .
30
El programa en memoria

• Partes del programa
• Código
• Conjunto de funciones
• Datos
• Variables globales (datos)
• Variables locales Pila (stack)
• Variables de almacenamiento dinámico Montón
  (heap)

Código
Datos
Pila
Montón
31
La zona de memoria de código

• El código está dividido en funciones
• Función conjunto de instrucciones que cumplen un
  objetivo común, separable del resto y, en lo
  posible, reutilizable.
• Elementos de la función
• Parámetros
• Variables locales
• Sentencias de ejecución
• Valor devuelto

Código
Datos
Pila
Montón
tipodvto Funcion(tipo1 par1,tipo2 par2, )
tipoL1 vloc1,vloc2,vloc3 tipoL2
vloc4,vloc5 . . . Sentencias
return valor
32
La zona de memoria de código

• El código está dividido en funciones

Factorial
Código
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(8,3)
printf(Combd\n,c)
CombNM
main
printf
Datos
Pila
Montón
33
La zona de memoria de datos

• Los datos son las variables utilizadas
• Variable zona reservada en direcciones de
  memoria consecutivas, cuyo contenido puede ser
  modificado y reutilizado por el programa.
• Tipos de variables
• Variables globales
• Variables locales
• Parámetros de función
• Variables de almacenamiento dinámico

Código
Datos
Pila
Montón
tipoG1 vglob1,vglob2 tipodvto Funcion(tipo1
par1,tipo2 par2, ) tipoL1
vloc1,vloc2,vloc3 tipoL2 vloc4,vloc5 .
. .
34
La zona de memoria de datos

• Los datos son las variables utilizadas
• Variables globales
• Se alojan en el segmento de datos
• Su espacio se reserva al cargar el programa y se
  mantiene en toda su duración
• Todas las funciones tienen acceso a estas
  variables

Código
Datos
Pila
Montón
35
La zona de memoria de datos

• Los datos son las variables utilizadas
• Variables locales y parámetros de función
• Se alojan en el segmento de pila.
• Su espacio se reserva al empezar a ejecutar la
  función en que están declaradas, y se libera al
  terminar su ejecución.
• Sólo la función que las declara puede
  utilizarlas.
• Las variables locales y parámetros se van
  apilando en memoria al llamar a otras funciones,
  y desapilando al salir.
• Los parámetros son variables locales cuyo valor
  inicial se da en la llamada a la función.

Código
Datos
Pila
Montón
36
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
Pila
SP
Montón
37
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
?
SP
c
3
y
x
8
Montón
38
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
SP
DIR RET 1
8
n
5
m
?
c
3
y
x
8
DIR RET 1
Montón
39
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
?
SP
r
?
num
DIR RET 1
8
n
5
m
?
c
3
y
x
8
DIR RET 1
Montón
40
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
SP
DIR RET 2
8
x
?
r
?
num
DIR RET 1
DIR RET 2
8
n
5
m
?
c
3
y
x
8
DIR RET 1
Montón
41
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
SP
1
result
?
i
DIR RET 2
8
x
?
r
?
num
DIR RET 1
DIR RET 2
8
n
5
m
?
c
3
y
x
8
DIR RET 1
Montón
42
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
SP
40320
result
9
i
DIR RET 2
8
x
?
r
?
num
DIR RET 1
DIR RET 2
8
n
5
m
?
c
3
y
x
8
DIR RET 1
Montón
43
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
40320
9
DIR RET 2
8
?
SP
r
40320
num
DIR RET 1
DIR RET 2
8
n
5
m
?
c
3
y
x
8
DIR RET 1
Montón
44
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
40320
9
SP
DIR RET 3
3
x
?
r
40320
num
DIR RET 1
8
n
DIR RET 3
5
m
?
c
3
y
x
8
DIR RET 1
Montón
45
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
SP
result
1
i
9
DIR RET 3
3
x
?
r
?
num
DIR RET 1
8
n
DIR RET 3
5
m
?
c
3
y
x
8
DIR RET 1
Montón
46
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
SP
6
result
4
i
DIR RET 3
3
x
?
r
?
num
DIR RET 1
8
n
DIR RET 3
5
m
?
c
3
y
x
8
DIR RET 1
Montón
47
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
6
4
DIR RET 3
3
6720
SP
r
40320
num
DIR RET 1
8
n
DIR RET 3
5
m
?
c
3
y
x
8
DIR RET 1
Montón
48
La zona de memoria de datos
Código

• El funcionamiento de la pila

Datos
int Factorial(int x) int i,result1
for (i1iltxi) resultresulti
return result int CombNM(int n,int m)
int num,r numFactorial(n)
rnum/Factorial(n-m) return r void
main() int x8,y3,c cCombNM(x,y2)
printf(Combd\n,c)
6
4
DIR RET 3
3
6720
40320
DIR RET 1
8
5
SP
6720
c
3
y
x
8
DIR RET 1
Montón
49
Los dispositivos de Entrada/Salida
CPU
CU

• Dispositivos de E/S permiten la comuni-cación
  del computador con el exterior
• Entrada teclado, ratón, conversor A/D, entrada
  digital, temporizador,
• Salida pantalla, impre-sora, conversor D/A,
  salida digital,
• E y S disco duro, comu-nicación serie, paralelo,
  red,

registros
ALU
Memoria
E/S
50
Programación de E/S puertos

• Puertos de E/S
• Lugares de almacenamiento de información que,
  cuando son leídos o escritos, provocan acciones
  en los dispositivos de E/S
• Organizados en direcciones

CPU
E/S
Memo
Interfaz dispositivo 1
Dispositivo 1
1 1 1 0 0 1 1 1
4000
0 1 1 0 1 0 1 0
5000
Interfaz dispositivo 2
Dispositivo 2
. . .
51
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Salida
  impresora
• El programador escribe en un puerto del
  dispositivo
• La electrónica del interfaz genera las acciones
  correspondientes en el dispositivo

OUT 3000,a
E/S
Interfaz impresora
1 1 1 0 0 1 1 1
3000
Impresora
M
52
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Salida
  impresora
• El programador escribe en un puerto del
  dispositivo
• La electrónica del interfaz genera las acciones
  correspondientes en el dispositivo

OUT 3000,a
E/S
Interfaz impresora
ESCRITO
0 1 1 0 0 0 0 1
3000
Impresora
M
53
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Salida
  impresora
• El programador escribe en un puerto del
  dispositivo
• La electrónica del interfaz genera las acciones
  correspondientes en el dispositivo

OUT 3000,a
E/S
Interfaz impresora
ESCRITO
0 1 1 0 0 0 0 1
3000
Impresora
M
54
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Salida
  impresora
• El programador escribe en un puerto del
  dispositivo
• La electrónica del interfaz genera las acciones
  correspondientes en el dispositivo

OUT 3000,a
E/S
Interfaz impresora
ESCRITO
0 1 1 0 0 0 0 1
3000
Impresora
M
55
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Salida
  impresora
• El programador escribe en un puerto del
  dispositivo
• La electrónica del interfaz genera las acciones
  correspondientes en el dispositivo

OUT 3000,a
E/S
Interfaz impresora
ESCRITO
0 1 1 0 0 0 0 1
3000
Impresora
M
56
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Salida
  impresora
• El programador escribe en un puerto del
  dispositivo
• La electrónica del interfaz genera las acciones
  correspondientes en el dispositivo

OUT 3000,a
E/S
Interfaz impresora
ESCRITO
0 1 1 0 0 0 0 1
3000
Impresora
M
57
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Salida
  impresora
• El programador escribe en un puerto del
  dispositivo
• La electrónica del interfaz genera las acciones
  correspondientes en el dispositivo

OUT 3000,a
E/S
Interfaz impresora
ESCRITO
0 1 1 0 0 0 0 1
3000
Impresora
M
58
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Salida
  impresora
• El programador escribe en un puerto del
  dispositivo
• La electrónica del interfaz genera las acciones
  correspondientes en el dispositivo

OUT 3000,a
E/S
Interfaz impresora
ESCRITO
0 1 1 0 0 0 0 1
3000
Impresora
M
59
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Salida
  impresora
• El programador escribe en un puerto del
  dispositivo
• La electrónica del interfaz genera las acciones
  correspondientes en el dispositivo

OUT 3000,a
E/S
Interfaz impresora
0 1 1 0 0 0 0 1
3000
Impresora
M
60
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Entrada
  teclado
• La electrónica del interfaz reacciona ante
  cambios en el dispositivo, modificando el/los
  puertos
• El programador lee del/los puertos del dispositivo

ESPERA TEST 2000,000000001b JZ
ESPERA IN R0,2001
E/S
Interfaz teclado
0 0 0 0 0 0 0 0
2000
1 0 0 1 0 1 1 1
2001
Teclado
61
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Entrada
  teclado
• La electrónica del interfaz reacciona ante
  cambios en el dispositivo, modificando el/los
  puertos
• El programador lee del/los puertos del dispositivo

ESPERA TEST 2000,000000001b JZ
ESPERA IN R0,2001
E/S
Interfaz teclado
0 0 0 0 0 0 0 0
2000
1 0 0 1 0 1 1 1
2001
Teclado
62
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Entrada
  teclado
• La electrónica del interfaz reacciona ante
  cambios en el dispositivo, modificando el/los
  puertos
• El programador lee del/los puertos del dispositivo

ESPERA TEST 2000,000000001b JZ
ESPERA IN R0,2001
E/S
Interfaz teclado
0 0 0 0 0 0 0 0
2000
1 0 0 1 0 1 1 1
2001
Teclado
63
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Entrada
  teclado
• La electrónica del interfaz reacciona ante
  cambios en el dispositivo, modificando el/los
  puertos
• El programador lee del/los puertos del dispositivo

ESPERA TEST 2000,000000001b JZ
ESPERA IN R0,2001
E/S
Interfaz teclado
0 0 0 0 0 0 0 0
2000
1 0 0 1 0 1 1 1
2001
Teclado
64
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Entrada
  teclado
• La electrónica del interfaz reacciona ante
  cambios en el dispositivo, modificando el/los
  puertos
• El programador lee del/los puertos del dispositivo

ESPERA TEST 2000,000000001b JZ
ESPERA IN R0,2001
E/S
Interfaz teclado
0 0 0 0 0 0 0 0
2000
1 0 0 1 0 1 1 1
2001
Teclado
65
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Entrada
  teclado
• La electrónica del interfaz reacciona ante
  cambios en el dispositivo, modificando el/los
  puertos
• El programador lee del/los puertos del dispositivo

ESPERA TEST 2000,000000001b JZ
ESPERA IN R0,2001
E/S
Interfaz teclado
RECIBIDO
0 0 0 0 0 0 0 1
2000
0 1 1 0 0 0 0 1
2001
Teclado
66
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Entrada
  teclado
• La electrónica del interfaz reacciona ante
  cambios en el dispositivo, modificando el/los
  puertos
• El programador lee del/los puertos del dispositivo

ESPERA TEST 2000,000000001b JZ
ESPERA IN R0,2001
E/S
Interfaz teclado
RECIBIDO
0 0 0 0 0 0 0 1
2000
0 1 1 0 0 0 0 1
2001
Teclado
67
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Entrada
  teclado
• La electrónica del interfaz reacciona ante
  cambios en el dispositivo, modificando el/los
  puertos
• El programador lee del/los puertos del dispositivo

ESPERA TEST 2000,000000001b JZ
ESPERA IN R0,2001
E/S
Interfaz teclado
RECIBIDO
0 0 0 0 0 0 0 1
2000
0 1 1 0 0 0 0 1
2001
Teclado
68
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Entrada
  teclado
• La electrónica del interfaz reacciona ante
  cambios en el dispositivo, modificando el/los
  puertos
• El programador lee del/los puertos del dispositivo

ESPERA TEST 2000,000000001b JZ
ESPERA IN R0,2001
E/S
Interfaz teclado
RECIBIDO
0 0 0 0 0 0 0 1
2000
0 1 1 0 0 0 0 1
2001
Teclado
69
Funcionamiento de dispositivos

• Funcionamiento de un dispositivo de Entrada
  teclado
• La electrónica del interfaz reacciona ante
  cambios en el dispositivo, modificando el/los
  puertos
• El programador lee del/los puertos del dispositivo

ESPERA TEST 2000,000000001b JZ
ESPERA IN R0,2001
E/S
Interfaz teclado
0 0 0 0 0 0 0 0
2000
0 1 1 0 0 0 0 1
2001
Teclado
70
Sincronización de E/S
INST1 INST2 INST3 . . .
ISR IN R0,2001 IRET

• Muestreo o polling
• El programa comprueba el estado del dispositivo
  leyendo los puertos
• Ocupa mucho tiempo de CPU
• Interrupciones
• La CPU está ejecutando otro programa
• Cuando el dispositivo avisa de algún evento, se
  abandona temporalmente la ejecución del programa
  y se pasa a ejecutar una ISR. Se retoma el
  programa al terminar la ISR.

E/S
Interfaz teclado
0 0 0 0 0 0 0 0
2000
1 0 0 1 0 1 1 1
2001
Teclado
71
Sincronización de E/S
INST1 INST2 INST3 . . .
ISR IN R0,2001 IRET

• Muestreo o polling
• El programa comprueba el estado del dispositivo
  leyendo los puertos
• Ocupa mucho tiempo de CPU
• Interrupciones
• La CPU está ejecutando otro programa
• Cuando el dispositivo avisa de algún evento, se
  abandona temporalmente la ejecución del programa
  y se pasa a ejecutar una ISR. Se retoma el
  programa al terminar la ISR.

E/S
Interfaz teclado
0 0 0 0 0 0 0 0
2000
1 0 0 1 0 1 1 1
2001
Teclado
72
Sincronización de E/S
INST1 INST2 INST3 . . .
ISR IN R0,2001 IRET

• Muestreo o polling
• El programa comprueba el estado del dispositivo
  leyendo los puertos
• Ocupa mucho tiempo de CPU
• Interrupciones
• La CPU está ejecutando otro programa
• Cuando el dispositivo avisa de algún evento, se
  abandona temporalmente la ejecución del programa
  y se pasa a ejecutar una ISR. Se retoma el
  programa al terminar la ISR.

E/S
Interfaz teclado
RECIBIDO
0 0 0 0 0 0 0 1
2000
0 1 1 0 0 0 0 1
2001
Teclado
73
Sincronización de E/S
INST1 INST2 INST3 . . .
ISR IN R0,2001 IRET

• Muestreo o polling
• El programa comprueba el estado del dispositivo
  leyendo los puertos
• Ocupa mucho tiempo de CPU
• Interrupciones
• La CPU está ejecutando otro programa
• Cuando el dispositivo avisa de algún evento, se
  abandona temporalmente la ejecución del programa
  y se pasa a ejecutar una ISR. Se retoma el
  programa al terminar la ISR.

E/S
Interfaz teclado
RECIBIDO
0 0 0 0 0 0 0 1
2000
0 1 1 0 0 0 0 1
2001
Teclado
74
Sincronización de E/S
INST1 INST2 INST3 . . .
ISR IN R0,2001 IRET

• Muestreo o polling
• El programa comprueba el estado del dispositivo
  leyendo los puertos
• Ocupa mucho tiempo de CPU
• Interrupciones
• La CPU está ejecutando otro programa
• Cuando el dispositivo avisa de algún evento, se
  abandona temporalmente la ejecución del programa
  y se pasa a ejecutar una ISR. Se retoma el
  programa al terminar la ISR.

E/S
Interfaz teclado
0 0 0 0 0 0 0 0
2000
0 1 1 0 0 0 0 1
2001
Teclado
75
Sincronización de E/S
INST1 INST2 INST3 . . .
ISR IN R0,2001 IRET

• Muestreo o polling
• El programa comprueba el estado del dispositivo
  leyendo los puertos
• Ocupa mucho tiempo de CPU
• Interrupciones
• La CPU está ejecutando otro programa
• Cuando el dispositivo avisa de algún evento, se
  abandona temporalmente la ejecución del programa
  y se pasa a ejecutar una ISR. Se retoma el
  programa al terminar la ISR.

E/S
Interfaz teclado
0 0 0 0 0 0 0 0
2000
0 1 1 0 0 0 0 1
2001
Teclado