Estructuras de los microprocesadores

ESTRUCTURAS DE LOS MICROPROCESADORES

Se dividen en 2 partes las computadoras de monoprocesador y las de microprocesador.
La primera parte serian las Computadoras monoprocesador, de los cuales se describirán los siguientes puntos:
Arquitectura clásica Von Neumann
Von Neumann estableció en 1945 un modelo de computador, que se considera
todavía como la arquitectura básica de loscomputadores digitales. En la figura se
muestra la estructura general de un computador con arquitectura Von Neumann.

Se compone de las siguientes unidades o bloques:

* Unidad de Memoria Principal.
* Unidad Aritmético-lógica.
* Unidad de Control.
* Unidad de Entrada/Salida.

En general, la función esencial de la máquina de Von Neumann, como la de
cualquier computador, es procesarinformación. Para ello, necesita saber el tipo de
procesamiento y los datos que utilizará.
El tipo se especifica mediante un programa, que es un conjunto de
instrucciones u órdenes elementales, denominadas instrucciones máquina, que
ejecuta el computador (Aritméticas: suma, resta, multiplicación, división...,
Lógicas: AND, OR, NOT, XOR ..., Transferencia de datos: cargar, almacenar,
transferir..., Saltos y Bifurcaciones condicionales, etc).
Por tanto, se necesita un soporte que almacene tanto el programa como los
datos. El bloque de Memoria Principal interna es el que realiza esta función.
Arquitectura Harvard
Originalmente se refería a las arquitecturas de computadoras que utilizaban dispositivos de almacenamiento físicamente separados para las instrucciones y para los datos (enoposición a la Arquitectura de von Neumann). El término proviene de la computadora Harvard Mark I, que almacenaba las instrucciones en cintas perforadas y los datos en interruptores.
Todas las computadoras constan principalmente de dos partes, la CPU que procesa los datos, y la memoria que guarda los datos. Cuando hablamos de memoria manejamos dos parámetros, los datos en sí, y el lugar donde seencuentran almacenados (o dirección). Los dos son importantes para la CPU, pues muchas instrucciones frecuentes se traducen a algo así como "coge los datos de ésta dirección y añádelos a los datos de ésta otra dirección", sin saber en realidad qué es lo que contienen los datos.

Se puede fabricar memoria mucho más rápida, pero a costa de un precio muy alto. La solución, por tanto, es proporcionaruna pequeña cantidad de memoria muy rápida conocida con el nombre de caché. Mientras los datos que necesita el procesador estén en la caché, el rendimiento será mucho mayor que si la caché tiene que obtener primero los datos de la memoria principal. La optimización de la caché es un tema muy importante de cara al diseño de computadoras.
La arquitectura Harvard ofrece una solución particular aeste problema. Las instrucciones y los datos se almacenan en cachés separadas para mejorar el rendimiento. Por otro lado, tiene el inconveniente de tener que dividir la cantidad de caché entre los dos, por lo que funciona mejor sólo cuando la frecuencia de lectura de instrucciones y de datos es aproximadamente la misma. Esta arquitectura suele utilizarse en DSPs, o procesador de señal digital,usados habitualmente en productos para procesamiento de audio y video.
La ventaja fundamental de esta arquitectura es que permite adecuar el tamaño de los buses a las características de cada tipo de memoria; además, el procesador puede acceder a cada una de ellas de forma simultánea, lo que se traduce en un aumento significativo de la velocidad de procesamiento, típicamente los sistemas con estaarquitectura pueden ser dos veces más rápidos que sistemas similares con arquitectura Von Neumann.
Arquitectura, Plataformas y partes de una computadora
La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadora. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias...