19083598 ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS
UNIDAD 1 MODELO DE ARQUITECTURAS DE
CÓMPUTO
1.1 Modelos de arquitecturas de cómputo

1.1.1 Clásicas
Estas arquitecturas se desarrollaron en las primeras computadoras
electromecánicas y de tubos de Aun son usadas en procesadores empotrados
de gama baja y son la base de la mayoría de las Arquitecturas modernas.
Arquitectura Mauchly-Eckert (Von Newman)
Esta arquitecturafue utilizada en la computadora ENIAC. Consiste en una
unidad central de proceso se comunica a través de un solo bus con un banco de
memoria en donde se almacenan tanto los códigos de instrucción del programa,
como los datos que serán procesados por este.
Esta arquitectura es la más empleada en la actualidad ya, que es muy versátil.
Ejemplo de esta versatilidad es el funcionamiento de loscompiladores, los
cuales son programas que toman como entrada un archivo de texto
conteniendo código fuente y generan como datos de salida, el código maquina
que corresponde a dicho código fuente (Son programas que crean o modifican
otros programas). Estos datos de salida pueden ejecutarse como un programa
posteriormente ya que se usa la misma memoria para datos y para el código
del programa.

PROCESADORBUS PRINCIPAL

UNIDAD
DE CONTROL
ALU
REGISTROS

Diagrama a bloques de la arquitectura Von Newman

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 a la memoria, obligando a que
todos los accesos a esta sean secuenciales. Esto limita el grado deparalelismo
(acciones que se pueden realizar al mismo tiempo) y por lo tanto, el desempeño
de la computadora. Este efecto se conoce como el cuello de botella de Von
Newman
En esta arquitectura apareció por primera vez el concepto de programa
almacenado. Anteriormente la secuencia de las operaciones era dictada por el
alambrado de la unidad de control, e cambiarla implicaba un proceso de
recableadolaborioso, lento (hasta tres semanas) y propenso a errores. En esta
arquitectura se asigna un código numérico a cada instrucción. Dichos códigos
se almacenan en la misma unidad de memoria que los datos que van a
procesarse, para ser ejecutados en el orden en que se almacenados en
memoria. Esto permite cambiar rápidamente la aplicación de la computadora y
dio origen a las computadoras de propósitogeneral.
Mas a detalle, el procesador se subdivide en una unidad de control (C.U.), una
unidad lógica aritmética (A.L.U.) y una serie de registros. Los registros sirven
para almacenar internamente datos y estado del procesador. La unidad
aritmética lógica proporciona la capacidad de realizar operaciones aritméticas y
lógicas. La unidad de control genera las señales de control para leer el código
de lasinstrucciones, decodificarlas y hacer que la ALU las ejecute.
Arquitectura Harvard
Esta arquitectura surgió en la universidad del mismo nombre, poco después de
que la arquitectura Von Newman apareciera en la universidad de Princeton. Al
igual que en la arquitectura Von Newman, el programa se almacena como un
código numérico en la memoria, pero no en el mismo espacio de memoria ni en
el mismoformato que los datos. Por ejemplo, se pueden almacenar las
instrucciones en bits en la memoria de programa, mientras los datos de
almacenan en 8 bits en una memoria aparte

Bus de
programa

PROCESADOR

Bus de
datos

Diagrama a bloques de la arquitectura de Harvard

El hecho de tener un bus separado para el programa y otro para los datos
permite que se lea el código operación de una instrucción, almismo tiempo se
lee de la memoria de datos los operados de la instrucción previa. Así se evita el
problema del cuello de botella de Von Newman y se obtiene un mejor
desempeño
En la actualidad la mayoría de los procesadores modernos se conectan al
exterior de manera similar a la arquitectura Von Newman, con un banco de
memoria masivo único, pero internamente incluyen varios niveles de memoria...