Ordenagailuen egitura

Nekane Azkona Estefanía. Bilboko Industria Ingeniaritza Teknikoko Unibertsitate Eskolako irakaslea. Teknologia Elektronikoa saila. Helbide elektronikoa: nekane.azkona@ehu.es. Telefonoa: 946017429

Gaur egun asko dira eguneroko bizitzan eskuragarri ditugun mikroprozesadore edo mikrokontroladore bat duten gailuak. Gero eta ugariago, txikiago, merkeago eta azkarragoak dira. Ondorio positiboa da arrunta izatea erabiltzaile mailan benetan jorratuta egotea —oso gaztetatik, gainera—, baina alde ilun bat ere badu: ordenagailuaren oinarrian dauden osagai elektronikoak eta horiek elkarlanean nola aritzen diren jakin beharra galdu egin da hein batean. Testuliburu honetan ordenagailuen egitura aztertzen da, barrutik kanpora: oinarritik abiatuz (mikroprozesadorearen zirkuitu integratuaren barruan dauden osagai elektronikoak, eta horien loturak aztertuz), ordenagailuaren atalak eta elkarlanean nola aritzen diren aztertzen da. Ordenagailu xume baten adibidearen eskutik atal bakoitzaren eginkizuna eta garrantzia lantzen dira. Lehen gaian mikroprozesadorea ikusita, ondorengo gaietan ordenagailuaren barruan baina mikroprozesadoretik kanpo dauden elementuak aztertzen dira: alderdi fisikotik (memoria, busak, periferikoak) eta software aldetik (agindu eta helbideratze motak, azpierrutinak eta hauen kudeaketa).

Testuliburu honetan aurkeztutako gaiak lantzeko, "Laborategia" eta "Ariketak" bildumak proposatzen dira. Horietan, teorian ikusitako kontzeptuak sakondu eta lantzen dira.

Kudeaketa eta Infomazio Sistemen Informatikaren Ingeniaritzako Graduko ikasleei zuzenduta badago ere, bestelako ingeniaritzako (Elektronikoa, Informatika edo Telekomunikazio Ingeniaritzako) ikasleei ere izan dakieke erabilgarri. Zenbait gaik ez dute elektronikari buruzko ezagutza berezirik eskatzen, eta, beraz, kontsultarako testu erabilgarria izan daiteke ingeniaritza ikasten ez dutenentzat ere.

Edukia 6 (+1) ataletan banatzen da. Lehen gaiarekin hasi aurretik, oinarrizko ezagutzen berrikuspen bat egiten da. Lehenengo gaian, konputagailuaren atalak eta hauen funtzionamendua aztertzen dira; 2. gaian, ordenagailuen agindu eta helbideratze motak ikusten dira; 3. gaian, azpierrutinak eta horien exekuziorako beharrezkoa den aktibazio-blokearen kudeaketa; 4. gaian, memorien ezaugarriak definitzen dira: sailkapen bat egiten da, zenbait memoria mota ikusten dira, eta, azkenik,  bilatzen den memoria tamaina lortzeko memorien arteko loturak lantzen dira. Bosgarren gaian, sarrera/irteera eta honetarako kontroladorearen beharra ikusten dira, hala nola sarrera/irteerako helbideen kudeaketa eta sinkronizazioa; gaia amaitzeko, zenbait periferikoren ezaugarriak eta funtzionamendua ikusten dira. Azken gaian, 6.ean, azpisistemen arteko loturak gauzatzeko beharrezkoak diren busak ikusten dira; horien ezaugarriak definitzen dira, eta zenbait adibide komertzial aztertzen.

0. Oinarrizko ezagutzak
0.1. Digitalizazioa
0.2. Lekunezko zenbaki sistemak
0.3. Sistema bitarra

• Koma finkoa
• Koma higikorra

0.4. Eragiketak zenbaki bitarrekin
0.5. Kode detektatzaile eta zuzentzaileak
0.6. Bitaren biltegiratzea: FF, erregistroak eta zenbatzaileak
0.7. Boole, Egi-taula, Karnaugh-ren mapak
0.8. (De)multiplexore eta (des)kodetzaileak

1. von Neumann arkitektura
1.1. Konputagailuen historiaren mugarriak
1.2. von Neumann arkitektura
1.2. Datu-bidea
Unitate Aritmetikoa
Unitate Logikoa
1.3. Kontrol-unitatea
Kontrol finkoa
Mikroprogramatutako kontrola
Ordenagailua kanalizazioan

2. Konputagailuen aginduak
2.1. Agindu-formatuak
2.2. Helbideratze moduak
2.3. Agindu motak
2.4. Fluxu-diagrama
2.5. Konputagailuaren lengoaia

3. Azpierrutinak
3.1. Oinarrizko agindu eta definizioak
3.2. Azpierrutinen tratamendurako euskarria

• Exekuzioa
• Aktibazio-blokearen kudeaketa

3.3. Etendurak vs prozedurari deiak.

4. Memoria azpisistemak
4.1. Memorien ezaugarriak
4.2. Memoria hierarkia eta adibideak
Cache-memoriaElkartze-memoria
Alegiazko-memoria
4.3. Memoria nagusi erdieroalea (zabaltzea)

5. Sarrera/Irteerako azpisistema
5.1. Sarrera/Irteera
5.2.S/I-ko kontroladorea
5.3. S/I: memoria mapatuta vs independentea
5.4. Sinkronizazioa: galdeketa vs etendura

• Programatutako S/I
• Etendura bidezko S/I
• Memoria-atzipen zuzena (DMA)

5.5. Periferikoak

6. Azpisistemen arteko loturak: busak
6.1. Definizioak, egitura eta bus-hierarkia
6.2. Diseinu-ezaugarriak

• Busaren zabalera
• Motak
• Artekaritza
• Tenporizazioa
• Transferentzia motak

6.3. Bus komertzialen adibideak

ARIKETAK (beste bilduma batean)

LABORATEGIA (beste bilduma batean)