Modelo de arquitectura de computadoras

"Modelo de Arquitectura de computadoras"

La arquitectura de computadoras se refiere a los atributos de un sistema que son visibles a un programador, es decir aquellos atributos que tienen un impacto directo en la ejecución lógica de un programa. Ejemplos de atributos arquitectónicos: Conjunto de instrucciones, número de bits usados para representar datos, mecanismos de entrada salida y técnicas de direccionamiento de memoria.

 Modelos Clasicos

 Vom newman

La arquitectura de von Neumann es una familia de arquitecturas de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos (a diferencia de la arquitectura Harvard). 


La mayoría de computadoras modernas están basadas en esta arquitectura, aunque pueden incluir otros dispositivos adicionales, (por ejemplo, para gestionar las interrupciones de dispositivos externos como ratón, teclado, etc).

El canal de transmisión de los datos entre CPU y memoria genera un cuello de botella para el rendimiento del procesador. En la mayoría de computadoras modernas, la velocidad de comunicación entre la memoria y la CPU es más baja que la velocidad a la que puede trabajar esta última, reduciendo el rendimiento del procesador y limitando seriamente la velocidad de proceso eficaz, sobre todo cuando se necesitan procesar grandes cantidades de datos. La CPU se ve forzada a esperar continuamente a que lleguen los datos necesarios desde o hacia la memoria.

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.

-Modelo Segmentado-

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

* programa

* Registros

* ALU

* Unidad de Control* Unidades funcionales independientes

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.

De multiprocesamiento.

Cuando se desea incrementar el desempeño más aya de lo que permite la técnica de segmentación del

cauce (limite teórico de una instrucción por ciclo de reloj), se requiere utilizar más de un procesador

para la ejecución del programa de aplicación. Las CPU de multiprocesamiento se clasifican de la siguiente manera:

SISO – (Single Instruction, Single Operand ) computadoras independientes

SIMO – (Single Instruction, Multiple Operand ) procesadores vectoriales

MISO – (Multiple Instruction, Single Operand ) No implementado

MIMO – (Multiple Instruction, Multiple Operand ) sistemas SMP, Clusters

Procesadores vectoriales – Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numérico auna serie de datos matriciales, en especial en la simulación de sistemas físicos complejos

En los sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors), varios procesadores comparten la misma memoria

principal y periféricos de I/O, Normalmente conectados por un bus común. Se conocen como simétricos, ya que ningún procesador toma el papel de maestro y los demás de esclavos, sino que todos tienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y periféricos y ambos son administrados por el sistema operativo.