Automatas

Arquitectura
de Computadores
1. Introducción
2. La CPU
3. Lenguaje Máquina
4. La Memoria
5. Sistemas de Entrada/Salida
6. CPU Segmentada (Pipeline)
7. Memoria Caché
8. Arquitecturas RISC
Arquitectura de Computadores

Introducción - 1

Estos apuntes constituyen una introducción a la Arquitectura de Computadores, aunque como
pronto veremos, sería más exacto decir Arquitectura yOrganización de Computadores.
Hay diversas organizaciones y modelos de arquitecturas de computadores, aunque en esta
introducción vamos a dedicarnos solamente al modelo conocido como “máquina de von Neumann”
que es el que se sigue mayoritariamente en los ordenadores actuales de propósito general. Las
arquitecturas correspondientes a ordenadores de propósito especial, como los de cálculo científicoy los vectoriales (los llamados “supercomputadores”) y otras arquitecturas alternativas se
estudiarán en asignaturas de arquitecturas avanzadas.
Así, aquí vamos a ver los componentes básicos de un ordenador von Neumann, esto es, la CPU,
la memoria y los sistemas de entrada/salida. Abordaremos tanto la interfaz que ofrece a sus
usuarios inmediatos, mediante el lenguaje máquina y suarquitectura en general, como su
organización modular interna y algunas técnicas de utilización.
Una vez expuestos los conceptos generales de los componentes básicos de un ordenador,
abordaremos algunas técnicas avanzadas, hoy día normales, para mejorar el rendimiento tanto en
la ejecución de instrucciones en la CPU como en la velocidad de acceso a la memoria principal.
El último capítulo está dedicadoa un modelo de arquitectura que surgió a finales de los años 70, y
que sin dejar de ser von Neumann, supuso una revolución en la concepción de los que deberían
ser los principios de diseño de una arquitectura, y que hoy día siguen, en la medida de lo posible,
prácticamente todos los fabricantes de ordenadores.

Arquitectura de Computadores

Introducción - 1

Arquitectura
de Computadores1. Introducción
1. ¿Qué es la Arquitectura de Computadores?
2. Érase una vez ...
3. Estructura básica de un ordenador
4. Clasificación de arquitecturas

Arquitectura de Computadores

Introducción - 2

En esta introducción se va a presentar el escenario en el que se va a desarrollar la asignatura.
Comenzaremos comentando qué es la Arquitectura de Computadores, y a continuaciónpasaremos
a mostrar el contexto histórico de la máquina de von Neumann y sus características básicas.
Por último veremos dos punto de vista para la clasificación de los ordenadores según su
arquitectura.

Arquitectura de Computadores

Introducción - 2

¿Qué es la Arquitectura de Computadores?

Arquitectura de un Computador
“La apariencia funcional que presenta a sus usuarios
inmediatos”.(Amdahl, 1964).
Describe “lo que sucede”

Estructura de un Computador
Es la estructura lógica que da forma a su
arquitectura.
Describe “cómo sucede”

Tecnología de un Computador
Indica los componentes concretos y sus
interconexiones. Encapsulado, refrigeración, etc.

Arquitectura de Computadores

S/360 - SSI
S/370 - MSI
30x0 - LSI
43x1 -VLSI
Introducción - 3

Amdahl definió en1964 la arquitectura de un computador como “la apariencia funcional que presenta a sus usuarios
inmediatos”. Es decir, los atributos o características de un sistema visibles al programador.
La arquitectura de un procesador viene dada por su juego de instrucciones, y normalmente se define en documentos
descriptivos, que IBM llamaba “Principios de Operación”, aunque cada fabricante le da un nombredistinto. En estos
manuales se identifican las operaciones (denominadas instrucciones máquina) que realiza el procesador
correspondiente. Ayudándose de la sintaxis en ensamblador, describe la operación que realiza, los tipos de datos u
operandos que puede utilizar, los códigos de condición que establece y el formato de la instrucción en su
representación binaria.
La organización o estructura...