ARQUITECTURA


ARQUITECTURA

                                                 HISTORIA 

 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 launidad central de proceso (UCP) 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 UCP 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 UCP. Todas aquellas unidades de un sistema exceptuando la UCP se denomina periférico, por lo que el ordenador tiene dos partes bien diferenciadas, que son: la UCP (encargada de ejecutar programas y que está compuesta por la memoria principal, la UAL y la UC) y los periféricos (que pueden ser de entrada, salida, entrada-salida y comunicaciones).

Contenido

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[editar]Introducción

La implantación de instrucciones es similar al uso de una serie de desmontaje en una fábrica de manufacturación. En las cadenas de montaje, el producto pasa a través de muchas etapas de producción antes de tener el producto desarmado. Cada etapa o segmento de la cadena está especializada en un área específica de la línea de producción y lleva a cabo siempre la misma actividad. Esta tecnología es aplicada en el diseño de procesadores eficientes.
A estos procesadores se les conoce como pipeline processors. Estos están compuestos por una lista de segmentos lineales y secuenciales en donde cada segmento lleva a cabo una tarea o un grupo de tareas computacionales. Los datos que provienen del exterior se introducen en el sistema para ser procesados. La computadora realiza operaciones con los datos que tiene almacenados en memoria, produce nuevos datos o información para uso externo.
Las arquitecturas y los conjuntos de instrucciones se pueden clasificar considerando los siguientes aspectos:
  • Almacenamiento de operativos en la CPU: dónde se ubican los operadores aparte de la substractora informativa (SI)
  • Número de operandos explícitos por instrucción: cuántos operandos se expresan en forma explícita en una instrucción típica. Normalmente son 0, 1, 2 y 3.
  • Posición del operando: ¿Puede cualquier operando estar en memoria?, o deben estar algunos o todos en los registros internos de la CPU. Cómo se especifica la dirección de memoria (modos de direccionamiento disponibles).
  • Operaciones: Qué operaciones están disponibles en el conjunto de instrucciones.
  • Tipo y tamaño de operandos y cómo se especifican.

[editar]Almacenamiento de operandos en la CPU

La diferencia básica está en el almacenamiento interno de la CPU.
Las principales alternativas son:
Características: En una arquitectura de acumulador un operando está implícitamente en el acumulador siempre leyendo e ingresando datos. (Ej.: 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. (Ej.: calculadora de pila HP)
La Arquitectura de registros tiene sólo operandos explícitos (es aquel que se nombra) en registros o memoria.

[editar]Ventajas de las arquitecturas

  • Pila: Modelo sencillo para evaluación de expresiones (notación polaca inversa). Instrucciones cortas pueden dar una buena densidad de código.
  • Acumulador: Instrucciones cortas. Minimiza estados internos de la máquina (unidad de control sencilla).
  • Registro: Modelo más general para el código de instrucciones parecidas. Automatiza generación de código y la reutilización de operandos. Reduce el tráfico a memoria. Una computadora actualmente tiene como estándar 32 registros. El acceso a los datos es más rápido.

[editar]Desventajas de las arquitecturas

  • Pila: A una pila no se puede acceder aleatoriamente. Esta limitación hace difícil generar código eficiente. También dificulta una implementación eficiente, ya que la pila llega a ser un cuello de botella es decir que existe dificultad para la transferencia de datos en su velocidad mk.
  • Acumulador: Como el acumulador es solamente almacenamiento temporal, el tráfico de memoria es el más alto en esta aproximación.
  • Registro: Todos los operadores deben ser nombrados, conduciendo a instrucciones más largas.

[editar]Véase también

[editar]Enlaces externos


Arquitectura de computadores I, [2009/12][Cas]


Ikasgiaren irudia

ARQUITECTURA DECOMPUTADORES I

Nestor Garay, Edurne Larraza, José Ignacio Martín, Txelo Ruiz, Iratxe Soraluze

Departamento de Arquitectura y Tecnología deComputadores - Facultad de Informática
Universidad del País Vasco (UPV/EHU)

Descripción:
En esta asignatura se estudian algunos de los subsistemas estándar de un computador; concretamente: la unida de control, la unidad aritmético/lógica, la estructura de la memoria principal, el subsistema de entrada/salida y la conexión entre subsistemas mediante buses. También se analiza la influencia de dichos subsistemas en el rendimiento global del computador. En todos los casos se toman como base los componentes y periféricos estándar de un ordenador personal PC. Como complemento y apoyo a los conceptos teóricos, además de ejercicios, se realizan prácticas de laboratorio para trabajar el subsistema de entrada/salida y manipular el hardware típico de un ordenador personal.
  
Requisitos:
Se considera necesario dominar los conceptos sobre sistemas digitales y arquitectura
 de computadores que se imparten en las asignaturas básicas: estructura von Neumann 
de un computador, unidad de control, unidad de proceso, señales de control,
 memorias, modos de direccionamiento, registros, etc.




Según la figura 2, en la primera de las capas, la capa de Infraestructura(Fabric), se encuentran los recursos computacionales que serán compartidos por las organizaciones virtuales – bases de datos, sistemas de almacenamiento de red, clusters – junto con la infraestructura de red y sus mecanismos de gestión y control, donde un recurso puede ser una entidad lógica (como un sistema de archivos distribuido, o un cluster de computadoras).
La funcionalidad de esta capa permite el sharing de operaciones sofisticadas.
Arquitectura de capas de un sistema Grid
Figura 2. Arquitectura de capas de un sistema Grid, en relación con la arquitectura de protocolos de Internet.

Detalles de los recursos específicos presentes en esta capa:

Recursos computacionales


Mecanismos requeridos para iniciar programas, controlar y monitorear la ejecución de procesos resultantes. El manejo de mecanismos que permite el control sobre los recursos alojados a procesos son usados como mecanismos avanzados de reserva. Se necesitan algunas funciones de evaluación para la determinación de características de hardware y software así como información de estado relevante.

Recursos alojados


Se requieren algunos mecanismos para el guardado y recuperación de archivos. Hay mecanismos para la lectura y escritura de subconjuntos de archivos y/o ejecución remota de una selección de datos o reducción de funciones. El manejo de estos mecanismos permiten el control sobre los recursos alojados, para transferencia de datos y otras funciones específicas.

Recursos de red


Mecanismos de manejo que provean control sobre los recursos y la transferencia en la red, funciones que provean las características de red y carga.

Repositorios de recursos


Es una forma especializada en almacenamiento de recursos que requiere mecanismos de manejo de versiones de fuentes y código de objetos.

Catálogos


Forma especializada de almacenamiento que requiere mecanismos para implementar consultas y actualización de operaciones (ej. BD relacionales).

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