Informatica

Arquitectura de Computadoras
Antología

Universidad Xicotepetl
ISC. Edgar Fosado Sampayo


1.1 Introducción
La computadora es máquina digital electrónica programable para el tratamiento automático de la información, capaz de recibirla, operar sobre ella mediante procesos determinados, y suministrar los resultados de tales operaciones.
La estructura y funcionamiento de lascomputadoras tiene como objetivo presentar, en forma clara y completa, la naturaleza y las características de las computadoras de hoy día. Este objetivo es todo un reto por dos razones.

Primero, hay una gran variedad de sistemas que pueden recibir correctamente el nombre de computador, desde microprocesadores de un solo chip, que cuestan unos pocos dólares, a supercomputadores que cuestan decenas demillones de dólares. Esta variedad es patente no solo en costes sino en tamaño, prestaciones y aplicaciones.

Segundo, el rápido ritmo de cambio que ha caracterizado siempre a la tecnología de computadores continúa sin pausa. Estos cambios cubren todos los aspectos de la tecnología de computadores. Desde la tecnología subyacente de circuitos integrados, usados para construir componentes decomputadores, hasta el creciente uso de conceptos de organización paralela para combinar esos componentes.

A pesar de la variedad y el ritmo de cambio en el campo de los computadores, se aplican sistemáticamente ciertos conceptos fundamentales. La aplicación de estos conceptos depende del desarrollo actual de la tecnología y de los objetivos en precio-aplicación del diseñador. La intención de estelibro es ofrecer un concienzudo análisis de los fundamentos de la arquitectura y organización de los computadores y relacionar estos con materias de diseño actuales.

1.2 Organización y Arquitectura.
Cuando se describe un computador, frecuentemente se distingue entre arquitectura y organización. Aunque es difícil dar una definición precisa para estos términos, existe un consenso sobre las áreasgenerales cubiertas por cada uno de ellos.

La arquitectura de computadores se refiere a los atributos de un sistema que son visibles a un programador, o para decirlo de otra manera, aquellos atributos que tienen un impacto directo en la ejecución lógica de un programa. La organización de computadores se refiere a las unidades funcionales y sus interconexiones, que dan lugar a especificacionesarquitectónicas. Entre los ejemplos de atributos arquitectónicos se encuentran el conjunto de instrucciones, el número de bits usados para representar varios tipos de datos (por ejemplo, números, caracteres), mecanismos de E/S y técnicas para direccionamiento de memoria. Entre los atributos de organización se incluyen aquellos detalles de hardware transparentes al programador, tales como señales decontrol, interfaces entre el computador y los periféricos y la tecnología de memoria usada.

Para poner un ejemplo, una cuestión de diseño arquitectónico es si el computador tendrá la instrucción de multiplicar. Una cuestión de organizacion.es si esa instrucción será implementada por una unidad especializada en multiplicar ó por un mecanismo que haga un uso iterativo de la unidad de suma delsistema. La decisión de organización puede estar basada en la frecuencia prevista del uso de la instrucción de multiplicar la velocidad relativa de las dos aproximaciones, y el costo y el tamaño físico de una unidad especializada en multiplicar.

Históricamente, y aún hoy día, la distinción entre arquitectura y organización ha sido importante. Muchos fabricantes de computadores ofrecen una familiade modelos, todos con la misma arquitectura pero con diferencias en la organización. Consecuentemente los diferentes modelos de la familia tienen precios y prestaciones distintas. Más aún, una arquitectura puede sobrevivir muchos años, pero su organización cambia con la evolución de tecnología. Un ejemplo destacado de ambos fenómenos es la arquitectura IBM Sistema/370.

Esta arquitectura...