Tecnologias de los microprocesadores

TECNOLOGÍA DE LOS MICROPROCESADORES

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Introducción
Un Computador es un sistema secuencial síncrono complejo. Usa valores lógicos “1” y “0” que se corresponden con niveles de tensión TTL o CMOS. Para analizar sistemas complejos se usan dos modelos: • Top-down: empieza en nivel superior y se descompone en módulos de jerarquía inferior. • Bottom-up: empieza nivel inferior y se construyehacia arriba.
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Una posible clasificación botton-up sería: • Nivel de componente: leyes de la física (P-N). • Nivel electrónico: R, L, C, transistores, diodos, etc. • Nivel lógico: puertas lógicas y biestables. • Nivel RTL (Nivel de Transferencia de Registros): Registros, módulos combinacionales y secuenciales. • Nivel PMS (Processor Memory Switch): Buses, memorias y procesadores.

3Elementos básicos de un sistema basado en uP
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Modelos Clásicos de Arquitecturas
a. Arquitectura Von Neumann Las instrucciones y los datos comparten un solo sistema de memoria.

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b. Arquitectura Harvard Memoria de instrucciones y datos son independientes, cada una con sus buses, propiciando el paralelismo. Permite la adecuación del tamaño de las palabras y los buses a los requerimientos delas instrucciones y de los datos.

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c. Arquitectura Multiusuario Integra el nuevo concepto DMA o “Direct Access Memory” (Acceso directo a memoria). De forma habitual se trabaja bajo esta arquitectura en sistemas monoproceso y multitarea (multiplexación en tiempo). Bajo costo total de implementación del sistema aunque con fuerte inversion en el computador central que debe precisar de unpotente rendimiento. No debe confundirse el concepto de multiusuario con el de multiproceso.
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d. Arquitectura Multiproceso Se diferencia de la arquitectura multiusuario en que no se asigna tiempo a los usuarios del sistema, sino a los procesos que éstos realizan. Esta arquitectura puede adoptar los estados, de ejecución (en uso), espera (para pasar al estado de ejecución), cancelado(detenido por la propia máquina o por el usuario durante el proceso de ejecución) o finalizado (terminado una vez que haya sido ejecutado). Requiere un aumento cosiderable de memoria que eleva su costo de implemetación.
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e. Arquitectura Basada en Memoria Virtual Utiliza un dispositvo de almacenamiento masivo de información como si de memoria se tratase. Es bastante común este modo detrabajo en sistemas operativos como Windows que calcula (basándose en el espacio libre del disco duro del usuario, la memoria y otros parámetros de rendimiento) cuál es el tamaño idóneo de disco duro para establecerlo como soporte de memoria (*.swp). Si se diminuye el tamaño de este archivo disminuye las prestaciones del sistema; pero si se aumenta, no se aprovecha el espacio sobredimensionado.
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f. Arquitectura LAN / HOST Se basa en la interconexión de máquinas entre sí en las que se puede incluir o no un ordenador principal (denominado servidor o “HOST”). Esta arquitectura abarata la instalación, ya que permite la compartición de recursos por parte de todas la máquinas sin tener que recurrir a soluciones específicas por cada ordenador. Este tipo de arquitectura facilita elaprovechamiento de los sistemas y permite un mayor control de los usuarios y de la información manejada a través de la red.
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g. Otras técnicas o tendencias Las nuevas necesidades rendimiento en los ordenadores han obligado a la busqueda de alternativas a los modelos y arquitecturas clásicas. Algunas de estas son: • Máquinas RISC (Reduced Instruction Set Code) Conjunto de códigos deinstrucciones reducidas. • Máquinas CISC (Complex Instruction Set Code) Conjunto de códigos de instrucciones complejas. • Máquinas SISC (Specific Instruction Set Code) Conjunto de códigos de instrucciones específicas.
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Paralelismo interno que queda embebido en la arquitectura del computador, basándose en la segmentación (“pipeline”) de funciones. Paralelismo explícito, accesible al usuario ya que...