Arquitecturas de los microprocesadores

UNIVERSIDAD VERACRUZANA

Experiencia educativa: Procesamiento Digital de Señales

Catedrático: M.C. Román García Ramos

Trabajo: “Arquitectura de los Microprocesadores, Microcontrolador, Microprocesador y DSP”

Alumno: Fernando Godínez Serrano.

Poza Rica Veracruz a 03 de Marzo del 2011
ARQUITECTURAS DE LOS MICROPROCESADORES
Arquitectura SISD (máquina de Von Neumann)
• Unprocesador capaz de realizar acciones secuencialmente, controladas por un programa el cual se encuentra almacenado en una memoria conectada al procesador.
• Este hardware está diseñado para dar soporte al procesamiento secuencial clásico, basado en el intercambio de datos entre los registros del procesador y la memoria, y la realización de operaciones aritméticas en los registros.
• Las máquinas SISDmejoraron su performance, sin embargo los problemas también crecieron o surgió la necesidad de resolver nuevos problemas de grandes dimensiones.
• En este contexto se desarrollaron los computadores paralelos.

Arquitectura SIMD
• Un único programa controla los múltiples procesadores.
• Son útiles en el caso de aplicaciones uniformes como por ejemplo: procesamiento de imágenes, diferenciasfinitas, etc.
• Su aplicabilidad está limitada por las comunicaciones fijas entre los procesadores.
• Se suelen utilizar procesadores sencillos.

Arquitectura MISD
En computación, MISD (siglas en inglés de Multiple Instruction, Single Data, en español: Múltiples Instrucciones, Un Dato) es un tipo de arquitectura de computación paralela donde muchas unidades funcionales realizan diferentesoperaciones en los mismos datos. Las arquitecturas segmentadas pertenecen a este tipo, aunque un purista podría decir que los datos son diferentes después de ser procesados por cada etapa en el pipeline.
Las máquinas tolerantes a fallos ejecutan la misma instrucción redundantemente para detectar y corregir errores, utilizando task replication, son consideradas de este tipo. No existen muchos ejemplosde esta arquitectura dado que las técnicas más comunes de procesamiento de datos en paralelo suelen ser más apropiadas para MIMD y SIMD. Específicamente, facilitan el escalamiento y el uso de recursos computacionales mejor que MISD.

Arquitectura MIMD con memoria compartida
• Los procesadores actúan en forma asincrónica y cualquier sincronización es realizada en forma explícita.
• Lacomunicación entre procesadores se realiza a través de la memoria compartida.
• El bus limita la escalabilidad a un máximo de pocas decenas de procesadores.
En la siguiente figura se observa una arquitectura tipo MIMD con memoria compartida

Arquitectura MIMD con memoria distribuida
• No existe el concepto de memoria global.
• La comunicación y sincronización se realiza a través del pasaje demensajes explícitos lo cual conlleva a mayores costos que en memoria compartida.
• La arquitectura es escalable para aplicaciones apropiadas para esta topología (decenas de miles de procesadores).
La siguiente figura muestra una arquitectura del tipo MIMD con memoria compartida.

Microcontrolador

Microcontrolador Motorola 68HC11 y chips de soporte
Un microcontrolador es un circuito integrado ochip que incluye en su interior las tres unidades funcionales de una computadora: CPU, Memoria y Unidades de E/S, es decir, se trata de un computador completo en un solo circuito integrado.
 Son diseñados para disminuir el coste económico y el consumo de energía de un sistema en particular. Por eso el tamaño de la CPU, la cantidad de memoria y los periféricos incluidos dependerán de laaplicación. El control de un electrodoméstico sencillo como una batidora, utilizará un procesador muy pequeño (4 u 8 bit) por que sustituirá a un autómata finito. En cambio un reproductor de música y/o vídeo digital (mp3 o mp4) requerirá de un procesador de 32 bit o de 64 bit y de uno o más Códec de señal digital (audio y/o vídeo). El control de un sistema de frenos ABS (Antilock Brake System) se basa...