significados
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Publicado: 19 de mayo de 2013
3.3 ARQUITECTURA INTERNA DE LA UNIDAD MICROPROCESADORA
VON NEWMAN
En el año de 1903 nace en Hungría Jhon Von Newman, uno de los más brillantes
matemáticos de la era de la computación. Durante la Segunda Guerra Mundial participó como asesor en la construcción de la computadora ENIAC y más tarde de la UNIVAC,
siendo su gran aporte el del concepto de programa almacenado o micro-código. Aeste
señor (ver Figura 2.1) se debe la arquitectura en la que se fundamentan la mayoría de los microprocesadores y micro controladores actuales.
fue la primera computadora programable de propósito general, concebida para cálculos de balística para la Segunda Guerra Mundial. La computadora se terminó de desarrollar en 1946 cuando la guerra había pasado. Esta máquina pesaba 30 toneladas, la baseoperativa era decimal, usaba 800 kilómetros de cable, tenía 17.000 tubos de vacío, realizaba 100.000 operaciones por segundo y consumía 150KWh.
Estas máquinas eran programadas en lenguaje de máquina, que sería reemplazado más tarde por el lenguaje assembler, que elimina la incómoda y tediosa labor de digitar los programas en binario. Esta máquina fue usada en el censo de población de losEstados Unidos y utilizaba memoria magnética en cinta. De este diseño aparecen los primeros diagramas de bloques que conformarían la máquina Von Newman
Es claro que Von Newman define, de manera nuclear y salvo raras excepciones, la
arquitectura de todos los computadores de hoy en día, presenta de una manera más evolucionada el diseño del matemático.
HARVARD
Laarquitectura Harvard diseñada por el señor Howard Aiken, graduado de la Universidad de Harvard y desarrollada en 1944 durante el proyecto Mark I, tiene como
característica más importante tener los datos y las instrucciones en buses separados. De esta manera se puede ejecutar en forma paralela una instrucción con su respectivo dato, haciendo más corto el tiempo de ejecución.
El núcleo de la CPU estáconectado a dos memorias por intermedio de dos buses
separados. Una de las memorias contiene solamente las instrucciones del programa, y es llamada Memoria de Programa. La otra memoria sólo almacena los datos y es llamada Memoria de Datos. Ambos buses son totalmente independientes y pueden ser de distintos tamaños.
Para un procesador implementado sobre tecnología Harvard, bajo RISC (ReducedInstrucción Set Computer), el set de instrucciones y el bus de la memoria de programa
pueden diseñarse de manera tal que todas las instrucciones tengan la misma longitud y
puedan ser ejecutadas en un ciclo de máquina.
Además, como los buses son independientes, la CPU puede estar accediendo a los datos para completar la ejecución de una instrucción, y al mismo tiempo estar leyendo la próximainstrucción a ejecutar. Se puede observar claramente que las principales ventajas de esta arquitectura son:
El tamaño de las instrucciones no esta relacionado con el de los datos, y por lo tanto puede ser optimizado para que cualquier instrucción ocupe una sola posición de memoria de programa, logrando así mayor velocidad y menor longitud de programa.
El tiempo de acceso a las instruccionespuede superponerse con el de los datos,
logrando una mayor velocidad de operación.
Una pequeña desventaja de los procesadores con arquitectura Harvard, es que deben
poseer instrucciones especiales para acceder a tablas de valores constantes que pueda ser necesario incluir en los programas, ya que estas tablas se encontrarán físicamente en la memoria de programa (por ejemplo en la EPROM deun microprocesador).
OTROS CONCEPTOS Y OTRAS ARQUITECTURAS
En la búsqueda de ejecutar procesos cada vez más rápidos, programas potentes cargados de multiplicidad de funciones, manipulación de grandes volúmenes de información, bajo consumo de energía y ocupación de pequeños espacios, las compañías que desarrollan microprocesadores y microcontroladores están permanentemente buscando nuevas...
VON NEWMAN
En el año de 1903 nace en Hungría Jhon Von Newman, uno de los más brillantes
matemáticos de la era de la computación. Durante la Segunda Guerra Mundial participó como asesor en la construcción de la computadora ENIAC y más tarde de la UNIVAC,
siendo su gran aporte el del concepto de programa almacenado o micro-código. Aeste
señor (ver Figura 2.1) se debe la arquitectura en la que se fundamentan la mayoría de los microprocesadores y micro controladores actuales.
fue la primera computadora programable de propósito general, concebida para cálculos de balística para la Segunda Guerra Mundial. La computadora se terminó de desarrollar en 1946 cuando la guerra había pasado. Esta máquina pesaba 30 toneladas, la baseoperativa era decimal, usaba 800 kilómetros de cable, tenía 17.000 tubos de vacío, realizaba 100.000 operaciones por segundo y consumía 150KWh.
Estas máquinas eran programadas en lenguaje de máquina, que sería reemplazado más tarde por el lenguaje assembler, que elimina la incómoda y tediosa labor de digitar los programas en binario. Esta máquina fue usada en el censo de población de losEstados Unidos y utilizaba memoria magnética en cinta. De este diseño aparecen los primeros diagramas de bloques que conformarían la máquina Von Newman
Es claro que Von Newman define, de manera nuclear y salvo raras excepciones, la
arquitectura de todos los computadores de hoy en día, presenta de una manera más evolucionada el diseño del matemático.
HARVARD
Laarquitectura Harvard diseñada por el señor Howard Aiken, graduado de la Universidad de Harvard y desarrollada en 1944 durante el proyecto Mark I, tiene como
característica más importante tener los datos y las instrucciones en buses separados. De esta manera se puede ejecutar en forma paralela una instrucción con su respectivo dato, haciendo más corto el tiempo de ejecución.
El núcleo de la CPU estáconectado a dos memorias por intermedio de dos buses
separados. Una de las memorias contiene solamente las instrucciones del programa, y es llamada Memoria de Programa. La otra memoria sólo almacena los datos y es llamada Memoria de Datos. Ambos buses son totalmente independientes y pueden ser de distintos tamaños.
Para un procesador implementado sobre tecnología Harvard, bajo RISC (ReducedInstrucción Set Computer), el set de instrucciones y el bus de la memoria de programa
pueden diseñarse de manera tal que todas las instrucciones tengan la misma longitud y
puedan ser ejecutadas en un ciclo de máquina.
Además, como los buses son independientes, la CPU puede estar accediendo a los datos para completar la ejecución de una instrucción, y al mismo tiempo estar leyendo la próximainstrucción a ejecutar. Se puede observar claramente que las principales ventajas de esta arquitectura son:
El tamaño de las instrucciones no esta relacionado con el de los datos, y por lo tanto puede ser optimizado para que cualquier instrucción ocupe una sola posición de memoria de programa, logrando así mayor velocidad y menor longitud de programa.
El tiempo de acceso a las instruccionespuede superponerse con el de los datos,
logrando una mayor velocidad de operación.
Una pequeña desventaja de los procesadores con arquitectura Harvard, es que deben
poseer instrucciones especiales para acceder a tablas de valores constantes que pueda ser necesario incluir en los programas, ya que estas tablas se encontrarán físicamente en la memoria de programa (por ejemplo en la EPROM deun microprocesador).
OTROS CONCEPTOS Y OTRAS ARQUITECTURAS
En la búsqueda de ejecutar procesos cada vez más rápidos, programas potentes cargados de multiplicidad de funciones, manipulación de grandes volúmenes de información, bajo consumo de energía y ocupación de pequeños espacios, las compañías que desarrollan microprocesadores y microcontroladores están permanentemente buscando nuevas...
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