Arquitectura de computadoras
La arquitectura de
ordenadores es el diseño conceptual y la estructura operacional
fundamental de un sistema de computadoras. 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 interconectar componentes de hardware, para crear computadoras
según los requerimientos de funcionalidad, rendimiento y costo.
La computadora 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 a la computadora. El
intercambio de información se tiene que hacer con los periféricos y la CPU.
Puede considerarse que todas aquellas unidades de un sistema, exceptuando la
CPU, se denomina periférico, por lo que la computadora tiene dos partes bien
definidas, que son:
Introducción
1. La CPU (encargada de ejecutar
programas y que también se considera compuesta por la memoria principal,
la unidad aritmético lógica y la unidad de control).
2. Los periféricos (que pueden ser
de entrada, salida, entrada/salida, almacenamiento y comunicaciones).
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 operandos en la CPU: dónde
se ubican los operadores aparte de la substractora informativa (SI).
·
Cantidad 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: ¿cualquier
operando puede 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.
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