ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

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 partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.

También suele definirse como la forma de seleccionar e interconectar componentes de hardware para crear computadoras según los requerimientos de funcionalidad, rendimiento y costo.

El ordenador recibe y envía la información a través de los periféricos por medio de los canales. La CPU es la encargada de procesar la información que le llega al ordenador. El intercambio de información se tiene que hacer con los periféricos y la CPU. Todas aquellas unidades de un sistema exceptuando la CPU se denomina periférico, por lo que el ordenador tiene dos partes bien diferenciadas, que son: la CPU  y los periféricos (que pueden ser de entrada, salida, entrada-salida y comunicaciones).

CARACTERÍSTICAS

En una arquitectura de acumulador un operando está implícitamente en el acumulador siempre leyendo e ingresando datos. (Ejemplo.: calculadora Standard -estándar-)

En la arquitectura de pila no es necesario nombrar a los operandos ya que estos se encuentran en el tope de la pila. (Ejemplo.: calculadora de pila HP)

La Arquitectura de registros tiene sólo operandos explícitos (es aquel que se nombra) en registros o memoria.

CPU

Es en sí, un conjunto de transistores conectados entre ellos por cables, y ordenados de manera que forman puertas lógicas, y poder así, hacer operaciones de toda clase.

Función

     Se encarga del control y el procesamiento de datos en todo el ordenador. Para esta tarea es necesario que le ayuden otros elementos capaces de realizar funciones específicas y así liberar de trabajo costoso y difícil al microprocesador.

Unidad Aritmético-Lógica (ALU): Lleva a cabo las funciones de procesamiento de datos.
Unidades Funcionales: se encargan de operaciones matemáticas específicas, y así sacan y facilitan el trabajo al microprocesador. (sumas, multiplicaciones, dividir por números enteros, etc.)
Registros: Almacenan datos durante cierto tiempo, dentro la CPU.Todos estos elementos están conectados entre sí por medio de un conjunto de circuitos o conexiones nombrado bus. Todo su funciona miento se basa en interpretar las señales eléctricas como números y de esta forma poder operar sobre ellas, para lo cual hace servir métodos como la álgebra de Boole.

  

MODELOS DE ARQUITECTURAS DE COMPUTO

 Arquitecturas Clásicas.

Estas arquitecturas se desarrollaron en las primeras computadoras electromecánicas y de tubos de

vacío. Aun son usadas en procesadores empotrados de gama baja y son la base de la mayoría de las
arquitecturas modernas

Arquitectura Mauchly-Eckert (Von Newman)

Esta arquitectura fue utilizada en la computadora ENIAC. Consiste en una unidad central de proceso

que se comunica a través de un solo bus con un banco de memoria en donde se almacenan tanto los
códigos de instrucción del programa, como los datos que serán procesados por este.Esta arquitectura es la más empleada en la actualidad ya, que es muy versátil. Ejemplo de esta versatilidad es el funcionamiento de los compiladores, los cuales son programas que toman como entrada un archivo de texto conteniendo código fuente y generan como datos de salida, el códigomaquina que corresponde a dicho código fuente (Son programas que crean o modifican otros programas). Estos datos de salida pueden ejecutarse como un programa posteriormente ya que se usa la
misma memoria para datos y para el código del programa.

Harvard

Esta arquitectura surgió en la universidad del mismo nombre, poco después de que la arquitectura Von

Newman apareciera en la universidad de Princeton. Al igual que en la arquitectura Von Newman, el programa se almacena como un código numérico en la memoria, pero no en el mismo espacio de

memoria ni en el mismo formato que los datos. Por ejemplo, se pueden almacenar las instrucciones en doce bits en la memoria de programa, mientras los datos de almacenan en 8 bits en una memoria aparte.

Segmentadas

Las arquitecturas segmentadas o con segmentación del cauce buscan mejorar el desempeño realizando

paralelamente varias etapas del ciclo de instrucción al mismo tiempo. El procesador se divide en varias

Procesador Memoria de datos Entrada y salida Bus de datos Memoria de programa Bus de programa

Registros  ALU Unidad de Control.

Unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de las instrucciones. Para comprender mejor esto, supongamos que un procesador simple tiene un ciclo de instrucción sencillo consistente solamente en una etapa de búsqueda del código de instrucción y en otra etapa de ejecución de la instrucción. En un procesador sin segmentación del cauce, las dos etapas se realizarían de manera secuencial para cada una de la instrucciones, como lo muestra la siguiente figura.