Modelos de arquitecturas de cómputo.

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UNIDAD 1

1.1.- MODELOS DE ARQUITECTURAS DE CÓMPUTO.

La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadora. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de procesotrabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.

Las arquitecturas y los conjuntos de instrucciones se pueden clasificar considerando los siguientes aspectos:
• Almacenamiento de operandos en la CPU: dónde se ubican los operandos aparte de la memoria.
• Número de operandos explícitos por instrucción: cuántos operandos se expresan en forma explícita en una instruccióntípica.
• Posición del operando.
• Operaciones
• Tipo y tamaño de operandos y cómo se especifican.
1.1.1.- CLASICAS

El modelo clásico de arquitectura de computadoras fue diseñado por John Von Newman que consta de los siguientes elementos:
• Dispositivo de entrada
• Dispositivo de proceso
• Dispositivo de almacenamiento
• Dispositivo de salida
Estasarquitecturas se desarrollaron en las primeras computadoras electromagnéticas y de tubos de vacio. Aun son usadas en procesadores empotrados de gama baja y son la base de la mayoría de las arquitecturas modernas.

ARQUITECTURA MAUCHLY-ECKERT

Esta arquitectura fue utilizada en la computadora ENIAC. Consiste en una unidad central de proceso que se comunica atraves de un solo bus con un banco de momoria endonde se almacenan tanto los códigos de instrucción del programa, como los datos que serán procesados por este.

La principal desventaja de esta arquitectura es que el bus de datos y direcciones único se convierte en un cuello de botella por el cual debe pasar toda la información que se lee de o se escribe ala memoria, obligando a que todos los accesos a esta sean secuenciales.

ARQUITECTURAHARVARD.

El programa se almacena como un código numérico en la memoria, pero no en el mismo espacio de memoria, ni en el mismo formato que los datos.

El hecho de tener un bus separado para y otro para los datos permite que se lea el código de operación de una instrucción, al mismo tiempo se lee de la memoria de datos los operandos de la interrupción previa. Así se evita el problema del cuellode botella de Van Newman.

1.1.2.- SEGMENTADAS

Otra aportación frecuente que aumenta el rendimiento del computador es el fomento del paralelismo implícito, que consiste en la segmentación del procesador (pipe-line), descomponiéndolo en etapas para poder procesar una instrucción diferente en cada una de ellas y trabajar con varias a la vez.

La arquitectura en pipeline (basada en filtros)consiste en ir transformando un flujo de datos en un proceso comprendido por varias fases secuenciales, siendo la entrada de cada una la salida de la anterior.

Esta arquitectura es muy común en el desarrollo de programas para el intérprete de comandos, ya que se pueden concatenar comandos fácilmente con tuberías (pipe). También es una arquitectura muy natural en el paradigma de programaciónfuncional, ya que equivale a la composición de funciones matemáticas.

La arquitectura pipe-line se aplica en dos lugares de la maquina, en la CPU y en la UAL.

1.1.3.- DE MULTIPROCESAMIENTO

La arquitectura SMP( Multi-procesamiento simétrico, también llamada UMA, de ”Uniform Memory Access”), se caracteriza por el hecho de que varios microprocesadores comparten el acceso a la memoria. Todos losmicroprocesadores compiten en igualdad de condiciones por dicho acceso, de ahí la denominación “simétrico”.

Los sistemas SMP permiten que cualquier procesador trabaje en cualquier tarea sin importar su localización en memoria; con un propicio soporte del sistema operativo, estos sistemas pueden mover fácilmente tareas entre los procesadores para garantizar eficientemente el trabajo.

Una...
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