arquitectura de computadoras

Taxonomía de las arquitecturas
1 Introducción
• Introducción
En este trabajo se explican en detalle las dos clasificaciones de computadores más conocidas en la actualidad.
La primera clasificación, es la clasificación clásica de Flynn en dónde se tienen en cuenta sistemas con uno o
varios procesadores. La segunda clasificación es una clasificación moderna en la que sólo tienen en cuenta lossistemas con más de un procesador.
El objetivo de este trabajo es presentar de una forma clara los tipos de sistemas que existen en la actualidad
desde el punto de vista de distintos autores, así como cuáles son las ventajas e inconvenientes que cada uno
ostenta.
• Clasificación de Flynn
Clasificación clásica de arquitectura de computadores que hace alusión a sistemas con uno o variosprocesadores. Flynn la publicó por primera vez en 1966 y por segunda vez en 1970.
Esta taxonomía se basa en el flujo que siguen los datos dentro de la máquina y de las instrucciones sobre esos
datos.
Se define como flujo de instrucciones al conjunto de instrucciones secuenciales que son ejecutadas por un
único procesador y como flujo de datos al flujo secuencial de datos requeridos por el flujo deinstrucciones.
Con estas consideraciones, Flynn clasifica los sistemas en cuatro categorías:
• SISD (Single Instruction stream, Single Data stream)
Los sistemas de este tipo se caracterizan por tener un único flujo de instrucciones sobre un único flujo de
datos, es decir, se ejecuta una instrucción detrás de otra. Este es el concepto de arquitectura serie de Von
Neumann donde, en cualquiermomento, sólo se ejecuta una única instrucción.
Un ejemplo de estos sistemas son las máquinas secuenciales convencionales.
• SIMD (Single Instruction stream, Multiple Data stream)
Estos sistemas tienen un único flujo de instrucciones que operan sobre múltiples flujos de datos. Ejemplos de
estos sistemas los tenemos en las máquinas vectoriales con hardware escalar y vectorial.
El procesamientoes síncrono, la ejecución de las instrucciones sigue siendo secuencial como en el caso
anterior, todos los elementos realizan una misma instrucción pero sobre una gran cantidad de datos. Por este
motivo existirá concurrencia de operación, es decir, esta clasificación es el origen de la máquina paralela.
El funcionamiento de este tipo de sistemas es el siguiente. La Unidad de Control manda unamisma
instrucción a todas las unidades de proceso (ALUs). Las unidades de proceso operan sobre datos diferentes
pero con la misma instrucción recibida.

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Existen dos alternativas distintas que aparecen después de realizarse esta clasificación:
• Arquitectura Vectorial con segmentación:
Una CPU única particionada en unidades funcionales independientes trabajando sobre flujos de datosconcretos
• Arquitectura Matricial (matriz de procesadores):
Varias ALUs idénticas a las que el procesador de instrucciones asigna una única instrucción pero trabajando
sobre diferentes partes del programa.
• SIMD CON CPU PARTICIONADA
En este tipo de sistemas, la CPU se diseña como un conjunto de unidades funcionales independientes que
ejecutan simultáneamente varias operacionesaritmético/lógicas.
La CPU contiene un único procesador con instrucciones que procesa un único flujo de estas liberando cada
instante una. Debido a que las unidades funcionales operan independientemente, es posible liberar nuevas
instrucciones antes de que finalice la ejecución de las instrucciones previas.
Ejemplos de este tipo de sistemas los encontramos en los computadores CRAY monoprocesador, CYBER
205,FUJITSU, HITACHE, NEC SUPERCOMPUTERS, IBM 390 VF, IBM 9000 VF, ALLIANT FX/1 Y
CONVEX C−1.
• SIMD CON MULTIPLES ALUS
Estos sistemas trabajan en modo lock step, ejecutando o ignorando una misma instrucción para todas las
ALUs. Existe un único procesador que maneja el flujo de instrucciones del programa y que transfiere todas las
instrucciones a las diferentes unidades aritmético/lógicas....