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CAP 1 [1] by Mind Map: CAP 1 [1]

1. 2. Below Your Program

1.1. Organizacion

1.1.1. Hardware

1.1.1.1. Solo ejecuta simples instrucciones

1.1.2. Systems software

1.1.2.1. Sistema operativo

1.1.2.1.1. Maneja operaciones basicas input & output

1.1.2.1.2. Asignacion de almacenamiento y memoria

1.1.2.1.3. Intercambio protegido de la compu entre las multiples aplicaciones simultaneas

1.1.2.2. Compilador

1.1.2.2.1. Traduce el lenguaje de programacion en instrucciones que el hardware puede ejecutar

1.1.3. Application software

1.2. C, C++, Java a Hardware

1.2.1. Palabras Clave

1.2.1.1. Digito Binario o Bit

1.2.1.1.1. 0 y 1

1.2.1.1.2. Componentes de informacion

1.2.1.2. Instruccion

1.2.1.2.1. Comando que el hardware de una computadora entiende y obedece

1.2.2. Programas

1.2.2.1. Assembler

1.2.2.1.1. Traduce la version simbolica de una instruccion en la version binaria

1.2.3. Orden

1.2.3.1. High-level language program (c)

1.2.3.1.1. A + B

1.2.3.2. Assembly language program

1.2.3.2.1. add A,B

1.2.3.3. Binary machine language program

1.2.4. Beneficios

1.2.4.1. Permiten al programador pensar en un lenguaje mas natural, que luce mas como texto que como tablas

1.2.4.2. Mejora la productividad de los programadores

1.2.4.2.1. Se usan menos lineas/instrucciones

1.2.4.3. Permite a los programas ser dependientes de las computadoras donde son desarrollados

1.2.4.3.1. Esto es gracias al assembler y al compilador

2. 3. Under the Covers

2.1. Underlying Software

2.1.1. Funciones

2.1.1.1. Inputting data

2.1.1.2. Outputting data

2.1.1.3. Processing data

2.1.1.4. Storing data

2.1.2. 5 Componentes clasicos

2.1.2.1. Input

2.1.2.1.1. El teclado

2.1.2.1.2. El mouse

2.1.2.2. Output

2.1.2.2.1. La patalla

2.1.2.3. Memoria

2.1.2.4. Datapath & Control

2.1.2.4.1. El procesador

2.1.2.5. Proceso:

2.1.2.5.1. El procesador recibe instrucciones y la data de la memoria

2.1.2.5.2. El input inscribe la data en la memoria

2.1.2.5.3. El output lee la data de la memoria

2.1.2.5.4. El control envia senales que determinan las operaciones del datapath, memoria, input y output

2.2. Dentro de la computadora

2.2.1. Estructura

2.2.1.1. Motherboard

2.2.1.1.1. Contenida de paquetes integrados por circuitos o chips (cache, procesador, memoria, conectores para I/O devices (network and disks))

2.2.1.2. Conector a I/O devices

2.2.1.3. Memoria

2.2.1.3.1. Guarda los programas mientras corren

2.2.1.3.2. Contiene la data que necesitan los programas

2.2.1.3.3. Small memory board

2.2.1.3.4. Es volatil

2.2.1.4. Procesador

2.2.1.4.1. Sigue las instrucciones del programa

2.2.1.4.2. Componentes principales

2.2.1.4.3. Cache memory

2.2.2. Data

2.2.2.1. Main memory

2.2.2.1.1. Mantiene programas mientras corren

2.2.2.2. Secondary memory

2.2.2.2.1. No volatil por que son magneticos

2.2.2.3. Flash memory

2.2.2.3.1. Memoria semiconductora no volatil

2.2.2.4. Storage tech

2.2.2.4.1. Optical disks (cd & dvd)

2.2.2.4.2. USB

2.3. Computer networks

2.3.1. Ventajas

2.3.1.1. Comunicaciones entre computadoras

2.3.1.2. Resource sharing

2.3.1.2.1. I/O devices pueden ser compartidos por las computadoras

2.3.1.2.2. Usuarios pueden estar conectados a sus computadoras sin estar cerca

2.3.2. Ethernet

2.3.2.1. el mas popular

2.3.2.1.1. puede transferir hasta 10 gigabits/seg

2.3.2.1.2. LAN (local area network)

2.3.2.1.3. WAN (wide area networks)

2.3.3. Wireless tech

2.3.3.1. called 802.11 by the IEEE

2.3.3.2. transmission rates de 1 a 100 millones bits/seg

2.4. Tech used in computers

2.4.1. 1951

2.4.1.1. Vacuum tube

2.4.1.1.1. 1 performance/cost

2.4.2. 1965

2.4.2.1. Transistor

2.4.2.1.1. 35 performance/cost

2.4.2.1.2. on/off switch controlado por electricidad

2.4.3. 1975

2.4.3.1. Integrated circuit

2.4.3.1.1. 900 performance/cost

2.4.3.1.2. combined dozens to hundreds of transistors en un solo chip

2.4.4. 1995

2.4.4.1. Very large-scale integrated circuit

2.4.4.1.1. 2,400,000

2.4.4.1.2. combine hundreds to millions of transistor

2.4.5. 2005

2.4.5.1. Ultra large-scale integrated circuit

2.4.5.1.1. 6,200,000,000

3. 4. Performance

3.1. Definition

3.1.1. Response/Execution time

3.1.1.1. Tiempo que requiere una compu en realizar una tarea

3.1.2. Throughput/Badwith

3.1.2.1. num of tasks/unit time

3.2. To maximize performance minimize execution time

3.2.1. Performance = 1/execution time

3.3. CPU time

3.3.1. time that CPU spends computing a task

3.3.2. user CPU time

3.3.2.1. CPU time spent in the program itself

3.3.3. system CPU time

3.3.3.1. CPU time spent in the operating system performing tasks

3.3.4. CPU clock cycles x clock cycle time

3.4. Program performance

3.4.1. Clock cycles

3.4.1.1. time for one clock period

3.4.2. Clock period

3.4.2.1. length of each clock cycle

3.4.3. Clock rate

3.4.3.1. inversa del clock period

3.5. CPU performance

3.5.1. CPU execution time = CPU clock cycles x clock cycle time

3.5.2. CPU execution time = CPU clock cycles / clock rate

3.5.3. CPU time = Instruction count x CPI x Clock cycle time

3.5.3.1. CPU time = (Instruction count x CPI) / Clock rate

3.6. Instruction performance

3.6.1. CPU clock cycles = Instruction x Clock cycles/instruction

3.6.1.1. CPU clock cycles = Instruction x CPI

3.7. Componentes

3.7.1. CPU execution time

3.7.1.1. sec/program

3.7.2. Instruction count

3.7.2.1. instruction/program

3.7.3. CPI

3.7.3.1. Clock cycles/instruction

3.7.3.1.1. Depende de la memoria del sistema y de la estructura del procesador

3.7.4. Clock cycle time

3.7.4.1. Sec/clock cycle

3.8. Understanding it

3.8.1. Algoritmo

3.8.1.1. Determina el numero de instrucciones ejecutadas (INSTRUCTION COUNT)

3.8.1.2. Favorece la rapidez de las instrucciones (CPI)

3.8.2. Lenguaje de progra

3.8.2.1. Statements son traducidos a instrucciones del procesador (INSTRUCTION COUNT)

3.8.2.2. Caracteristicas (CPI)

3.8.3. Compilador

3.8.3.1. determines the translation of the source language instructions into computer instructions

3.8.4. Instruction set architecture

3.8.4.1. Afecta a las instrucciones que necesitan funciones

3.8.4.2. Afecta el costo en cycles de cada instruccion

3.8.4.3. Afecta el clock rate del procesador

4. 5. The Power Wall

4.1. CMOS (complementary metal oxide semiconductor)

4.1.1. Dynamic power

4.1.1.1. Fuente primaria de power dissipation

4.1.1.1.1. capacitive loading of each transistor

4.1.1.1.2. voltage applied

4.1.1.1.3. frequency that the transistor is switched

4.1.1.2. Consumed during switching

4.1.1.3. Power = Capacitive load x Voltage^2 x Frequency switched

4.1.1.4. Puede ser reducido reduciendo el voltaje

4.1.1.4.1. Se ha ido reduciendo el voltaje un 15%/generacion

5. 6. The Sea Change

5.1. Parallel programming

5.1.1. Performance programming

5.1.1.1. Be correct

5.1.1.2. Solve a problem

5.1.1.3. Provide a useful interface to people

5.1.1.4. Be fast

5.1.2. Divide an application

5.1.2.1. Cada procesador tiene la misma cantidad de trabajo que hacer en la misma cantidad de tiempo

5.1.3. More processors to solve the challenge

6. 7. Real Stuff

6.1. Manufacture of a Chip

6.1.1. 1. Silicon

6.1.1.1. Se encuentra en la arena

6.1.1.2. Semiconductor

6.1.1.2.1. no conduce bien la electricidad

6.1.1.3. Existe un proceso para transformar silicon en

6.1.1.3.1. Excelente conductor de la electricidad

6.1.1.3.2. Excelente aislante de la electricidad

6.1.1.3.3. Areas que pueden conducir o aislar bajo condiciones especiales

6.1.2. Proceso de conversion

6.1.2.1. 1. Silicon crystal ingot

6.1.2.1.1. (slicer)

6.1.2.2. 2. Blank wafer

6.1.2.3. 3. Patterned wafer

6.1.2.3.1. (wafer tester)

6.1.2.3.2. Defect

6.1.2.4. 4. Tested wafer

6.1.2.4.1. (dicer)

6.1.2.5. 5. Tested dies

6.1.2.5.1. (bond die to package)

6.1.2.5.2. Yield

6.1.2.6. 6. Packaged dies

6.1.2.6.1. (part tester)

6.1.2.6.2. bonding

6.1.2.7. 7. Tested packaged dies

6.1.2.7.1. (ship to costumers)

6.1.2.8. Se crean

6.1.2.8.1. Transistores

6.1.2.8.2. Conductores

6.1.2.8.3. Aisladores

6.2. Cost of an integrated circuit

6.2.1. Cost per die = cost per wafer / dies per wafer x yield

6.2.2. Dies per wafer = wafer area / die area

6.2.2.1. Aproximacion

6.2.3. Yield = 1 / (1 + (defects per area x (die area / 2))^2

6.3. SPEC (system performance evaluation cooperative)

6.3.1. Workload

6.3.1.1. set of programs run on a computer

6.3.2. Benchmark

6.3.2.1. programa seleccionado especialmente para medir el rendimiento

6.3.2.2. Forman un workload

6.3.3. SPECpower

6.3.3.1. reporta el consumo de energia de los servidores en diferentes worload levels

7. 8. Fallacies and Pitfalls

7.1. Andahl's law

7.1.1. Execution time after improvement = (Execution time affected by improvement / amount of improvement) + execution time unaffected

7.1.2. Estimates performance improvements, HOLI