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RESEÑA HISTÓRICA DE LA ARQUITECTURA DE UN SISTEMA COMPUTACIONAL

En los años 1960 ya se acercaba el concepto de arquitectura de software en los círculos de investigación (por ejemplo, por Edsger Dijkstra). No obstante, toma popularidad en los años 1990 tras reconocerse la denominada crisis del software y como tema de interés de la incipiente disciplina de la ingeniería del software.Un sistema computacional es un sistema complejo que puede llegar a estar constituido por millones de componentes electrónicos elementales.
Esta naturaleza multinivel de los sistemas complejos es esencial para comprender tanto su descripción como su diseño.
En los inicios de la informática, la programación se consideraba un arte y se desarrollaba como tal, debido a la dificultad queentrañaba para la mayoría de las personas, pero con el tiempo se han ido descubriendo y desarrollando formas y guías generales, con base a las cuales se puedan resolver los problemas. A estas, se les ha denominado Arquitectura de Software, porque, a semejanza de los planos de un edificio o construcción, estas indican la estructura, funcionamiento e interacción entre las partes del software. LaArquitectura es un nivel de diseño que hace foco en aspectos "más allá de los algoritmos y estructuras de datos de la computación; el diseño y especificación de la estructura global del sistema es un nuevo tipo de problema".

ORGANIZACIÓN DE COMPUTADORES
Un computador consta de procesador (también llamado CPU), memoria y dispositivos de E/S.
Esquemáticamente lo podemos representar como:

Procesadores
La CPU es el “cerebro” del computador. Su función es ejecutar programas almacenados en la memoria principal. La CPU se compone de:
Unidad de control (UC): Se encarga de leer una tras otra las instrucciones del programa que está en la memoria principal, así como de generar las señales necesarias para su ejecución. Estas señales están sincronizadas con un reloj.
Unidad aritmética lógica(UAL): Es la encargada de realizar las operaciones elementales sobre los datos de la memoria (sumas, restas, etc.).
Registros: Pequeña memoria de alta velocidad para almacenar resultados intermedios y cierta información de control. Por ejemplo: el PC (contador de programa).

Ejecución de una instrucción.
El proceso que se sigue es:
 La CPU extrae de la memoria la siguiente instrucción y lalleva al IR (registro de instrucción.
 Se incrementa el PC.
 Se determina el tipo de la instrucción.
 Se consulta si la instrucción necesita datos de la memoria.
 Se extraen los datos y se cargan en los registros.
 Se ejecuta la instrucción.
 Se almacenan los datos en el lugar apropiado.

Ejecución de instrucciones en paralelo.
Cada vez se intenta que las máquinas sean másrápidas, pero existen límites económicos y físicos. Por eso se recurre a una máquina con varias ALU's o incluso varias CPU's.
Las máquinas paralelas se dividen en tres categorías (establecidas por Flynn en 1972) según el número de instrucciones y datos:
SISD: Flujo de instrucciones simples, flujo de datos simple.
SIMD: Flujo de instrucciones simples, flujo de datos múltiple.
MIMD: Flujo deinstrucciones múltiple, flujo de datos múltiple.


Máquinas SISD.
Constan de un programa y un conjunto de datos. Se extrae una instrucción y se ejecuta, se extrae otra y así. El paralelismo se logra extrayendo e iniciando la siguiente instrucción antes de terminar la que está en curso.
Existen 2 modelos posibles:

Máquinas SIMD.
En ella tendremos un programa con múltiples conjuntos de datos.También existen dos modelos:
Máquina vectorial.
Para cada entrada de la ALU se tiene un vector con `n' entradas y una sola variable. O sea, la ALU es una unidad vectorial capaz de realizar operaciones con vectores. Esquemáticamente:
Procesador de arreglos.
Consiste en una malla cuadrangular de elementos procesador/memoria. Éstos reciben las instrucciones de la UC, las cuales son ejecutados por...