tecnologia y arquitectura de computadoiras





División de Estudios Profesionales para Ejecutivos




FISICA I
Proyecto: Arquitectura y Tecnología de Computadoras
Profesor: Jorge Urdanivia

Integrantes:

ESTRUCTURA DEL COMPUTADOR

Los conceptos, teorías y tecnologías de los últimos 150 años, en el área de la computación, finalmente se han concretizado con una arquitectura típica de un computador. ¹
Desde lascalculadoras de bolsillo hasta los supercomputadores, pasando por los computadores personales o de escritorio (PC's), las arquitecturas computacionales comparten elementos comunes: unidad central de proceso, memoria interna, periféricos, buses de comunicación, sistemas operacionales, conexiones a red. ¹
En la siguiente figura (1) se presenta un esquema de la organización de dichos elementos para uncomputador personal estándar:


Figura 1. Organización para un computador personal estándar:

Esta estructura coincide con la anticipada por Charles Babbage y Ada Byron hacia mediados del siglo XIX. Esta estructura se denomina normalmente Estructura computacional Von Newmann, en honor a John Von Newmann que la sugirió y ayudó a implementarla en las primeras generaciones de computadoreselectrónicos1.

ARQUITECTURA DE PROCESAMIENTO

Una computadora ejecuta una instrucción en cinco pasos. En primer lugar, la unidad de control recupera la instrucción desde la memoria; por ejemplo, la instrucción de sumar dos números. En segundo lugar, la unidad de control descodifica la instrucción y la convierte en señales electrónicas que controlan la computadora. En tercer lugar, la unidad de controlrecupera los datos necesarios para ejecutar la instrucción (en este caso, los dos números). En cuarto lugar, la unidad aritmético-lógica ejecuta la operación (la adición de ambos números). En quinto lugar, la unidad de control almacena el resultado (en este caso, el número resultante de la suma). ¹
Las primeras computadoras sóloempleaban instrucciones sencillas, porque el coste de los dispositivos electrónicos capaces de ejecutar instrucciones complejas era muy elevado. A medida que este coste fue disminuyendo, a lo largo de la década de 1960, fueron posibles instrucciones más complicadas. Las instrucciones complejas (instrucciones únicas que especifican operaciones múltiples) pueden ahorrar tiempo al evitar que elordenador tenga que recuperar instrucciones adicionales. Por ejemplo, si se combinan siete operaciones en una instrucción, se eliminan seis de los pasos de recuperación de instrucciones, y la computadora tarda menos tiempo en procesar la operación correspondiente. Los ordenadores que combinan varias operaciones en una sola instrucción se denominan ordenadores CISC. Sin embargo, la mayoría de los programasno utilizan instrucciones complejas, sino que constan esencialmente de instrucciones simples. Cuando estas instrucciones simples se ejecutan en una arquitectura CISC, el proceso es más lento, porque en un diseño CISC todas las instrucciones, simples o complejas, tardan más en ser descodificadas. Una estrategia alternativa es volver a diseños que utilizan sólo juegos de instrucciones sencillas yhacer que las operaciones más usadas se ejecuten más rápidamente para aumentar el rendimiento global. Las computadoras que emplean este diseño se llaman RISC. ¹
Los diseños RISC son especialmente rápidos para realizar los cómputos numéricos necesarios en aplicaciones científicas, de gráficos y de ingeniería. Los llamados procesadores de señales digitales son arquitecturas CISC especializadas paraacelerar el procesado de señales digitalizadas de audio y vídeo2.

ARQUITECTURAS ABIERTAS Y CERRADAS

La CPU de un ordenador está conectada con la memoria y con el mundo exterior a través de una arquitectura que puede ser abierta o cerrada. Las arquitecturas abiertas pueden ampliarse después de la construcción del sistema, generalmente añadiendo circuitos adicionales, por ejemplo,...