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Arquitectura de Computadoras - Coggle Diagram
Arquitectura de Computadoras
Arquitecturas Segmentadas
Buscan mejorar el desempeño realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instrucción al mismo tiempo. El procesador se divide en varias unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de las instrucciones.
En este esquema sigue tomando el mismo número de ciclos de reloj (el mismo tiempo), pero como se trabaja en varias instrucciones al mismo tiempo, el número promedio de instrucciones por segundo se multiplica.
La mejora en el rendimiento no es proporcional al número de segmentos en el cauce
Estas unidades pueden trabajar en forma paralela en instrucciones diferentes.
Un procesador con segmentación, la unidad de búsqueda comenzaría buscando el código de la primera instrucción en el primer ciclo de reloj
Durante el segundo ciclo de reloj, la unidad de búsqueda obtendría el código de la instrucción 2, mientras que la unidad de ejecución ejecuta la instrucción 1 y así sucesivamente
Este esquema se pierden es cuando se encuentra un salto en el programa y todas las instrucciones que ya se buscaron y se encuentran en la cola
Estas unidades se comunican por medio de una cola de instrucciones en la que la unidad de búsqueda coloca los códigos de instrucción
Reduce el desempeño del procesador y aún se investigan maneras de predecir los saltos para evitar este problema.
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 Harvard
Internamente incluyen varios niveles de memoria cache con bancos separados en cache de programa y cache de datos
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
Surgió en la universidad del mismo nombre, poco después de que la arquitectura Von Newman
Permite que se lea el código de operación de una instrucción, al mismo tiempo se lee de la memoria de datos los operados de la instrucción previa.
Arquitectura Mauchly-Eckert (Von Newman)
En esta arquitectura se asigna un código numérico a cada instrucción.
El procesador se subdivide en una unidad de control (C.U.), una unidad lógica aritmética (A.L.U.) y una serie de registros.
Permite cambiar rápidamente la aplicación de la computadora y dio origen a las computadoras de propósito general.
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
Esta arquitectura es la más empleada en la actualidad ya, que es muy versátil
La principal desventaja de esta arquitectura, es que el bus de datos y direcciones único se convierte en un cuello de botella
En esta arquitectura apareció por primera vez el concepto de programa almacenado.
Arquitecturas de Multi-procesamiento
Se requiere utilizar más de un procesador para la ejecución del programa de aplicación.
Clústers
Es clave en su funcionamiento contar con un sistema operativo y programas de aplicación capaces de distribuir el trabajo entre las computadoras de la red.
Se ha vuelto muy popular por que permite usar los avances en los procesadores comerciales que tienen una muy buena relación costo rendimiento
Conjunto de computadoras independientes conectadas en una red de área local o por un biu de interconexión y que trabajan cooperativamente para resolver un problema
Clasificación de Flynn
MISO – (Multiple Instruction, Single Operand) No implementado
SIMO – (Single Instruction, Multiple Operand) procesadores vectoriales, Exenciones MMX
MIMO – (Multiple Instruction, Multiple Operand) sistemas SMP, Clusters, GPUs
MISO – (Multiple Instruction, Single Operand) No implementado
Procesadores vectoriales
La mayoría de los procesadores modernos incluye algunas instrucciones de tipo vectorial
Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numérico a una serie de datos matriciales, en especial en la simulación de sistemas físicos
Sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors),
Pueden formarse con varios núcleos en un solo circuito integrado o con varios circuitos integrados en una misma tarjeta madre.
Varios procesadores comparten la misma memoria principal y periféricos de I/O
Se conocen como simétricos, ya que ningún procesador toma el papel de maestro y los demás de esclavos
Normalmente conectados por un bus común
Unidades de procesamiento gráfico (Graphics Processing Unit GPU)
Sistemas diseñados originalmente para el procesamiento de Gráficos, con múltiples procesadores vectoriales sencillos compartiendo la misma memoria,
Logran un excelente desempeño al ejecutar algoritmos que se adaptan a ser paralelizados