Arquitectura de computadoras

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UNIDAD I

MODELO DE ARQUITECTURAS DE CÓMPUTO

Introducción

Antes de afondar en el tema de las arquitecturas de computadoras definiremos su concepto.

La palabra arquitectura es utilizada en muchos otros campos de estudio y generalmente se define como la forma o la estructura de algo, desde los años sesenta se comenzó a usar este término en la informática y la definían como el arte dedeterminar las necesidades del usuario de una estructura y de diseñar para satisfacerlas lo mas eficazmente posible, dentro de las restricciones económicas y tecnológicas. Tiempo después se le considero como la ciencia moderna que integra el estudio del hardware de los equipos que componen un sistema informático, conjuntamente con el software respectivo y los algoritmos de computación que van aser implantados en los equipos mediante lenguajes de alto nivel orientados a facilitar el trabajo del usurario.

Hoy en día los diseños de arquitecturas evolucionan rápidamente y frecuentemente se desarrollan nuevas aplicaciones para computadoras por lo cual se le dio una nueva definición que complementa las anteriores: “La arquitectura de computadoras contempla las técnicas deinterconectabilidad y compatibilidad de equipos, así como portabilidad de software y estudia el diseño modular en previsión de ampliación de un sistema informático, así como su rentabilidad y costes de explotación”

1.1 MODELOS DE ARQUITECTURA DE CÓMPUTO

Tendencias actuales: Las tendencias actuales tienden a aumentar la velocidad de los computadores en cuanto al Hardware, por dos caminos:A)Computadores con conjunto reducido de instrucciones(RISC): en estadísticas se ha comprobado que hay un conjunto de instrucciones que se utiliza muy poco y esto produce un retardo en las instrucciones más usadas.

B) Proceso paralelo: trata de procesar a la vez varias unidades de proceso. La forma más frecuente es la segmentación, que consiste en procesar a la vez varias instrucciones aunque estén cadauna en distinta frase.

Otras formas de procesa en paralelo requieren múltiples procesadores. En este caso, es necesario dividir el programa en partes para resolver cada parte en un procesador.

Existen tres modelos básicos de aruitectura de computadora, clásicas, segmentadas y de multiprocesamiento.

1.1.1 Clásicas

Arquitectura von Neumann

Las computadoras con arquitectura Von Neumannse refiere a las arquitecturas de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos (a diferencia de la arquitectura Harvard). El término se acuñó en el documento First Draft of a Report on the EDVAC (1945), escrito por el conocido matemático John Von Neumann, que propuso el concepto de programa almacenado. Dicho documento fueredactado en vistas a la construcción del sucesor de la computadora ENIAC, y su contenido fue desarrollado por Presper Eckert, John Mauchly, Arthur Burks, y otros durante varios meses antes de que Von Neumann redactara el borrador del informe.

Los ordenadores con arquitectura Von Neumann constan de las siguientes partes:

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La unidad aritmético-lógica o ALU, la unidad de control, la memoria,un dispositivo de entrada/salida y el bus de datos que proporciona un medio de transporte de los datos entre las distintas partes.

Un ordenador con arquitectura Von Neumann realiza o emula los siguientes pasos secuencialmente:

Obtiene la siguiente instrucción desde la memoria en la dirección indicada por el contador de programa y la guarda en el registro de instrucción.

Aumenta elcontador de programa en la longitud de la instrucción para apuntar a la siguiente.

Descodifica la instrucción mediante la unidad de control. Ésta se encarga de coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar una función determinada.

Se ejecuta la instrucción. Ésta puede cambiar el valor del contador del programa, permitiendo así operaciones repetitivas. El contador puede...
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