Arquitecturas de Computadoras
Conceptos : :
consiste en un conjunto de técnicas que permiten construir máquinas lógicas generales programables en forma práctica. En materia terminológica se distingue la "arquitectura" de un computador de la "organización" de un computador.
introducción
es similar al uso de una serie de montaje 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 armado. 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.
Las arquitecturas y los conjuntos de instrucciones se pueden clasificar considerando los siguientes aspectos:
son:
Almacenamiento de operandos en la CPU: dónde se ubican los operadores aparte de la sustractora 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
Puertas Lógicas
Son las encargadas de procesar la lógica de las instrucciones del sistema.
son
Existen siete tipos básicos diferentes:
NOT: es la negación de la entrada. Funciona con una sola entrada y una sola salida.
AND: es la multiplicación binaria de dos entradas y da una sola salida.
OR: es la suma binaria de dos entradas y da como salida la suma propia o el bit carry de ser necesario.
XOR: es la suma binaria de dos entradas y da el resultado como salida, sin incluir el bit carry.
NAND: es la negación de AND. Da una única salida.
NOR: es la negación de OR. Da una única salida.
XNOR: es la negación de XOR. Da una única salida.
características
son las siguientes
En una arquitectura de acumulador, un operando está implícitamente en el acumulador siempre leyendo e ingresando datos (por ejemplo, una calculadora estándar).
En la arquitectura de una pila no es necesario nombrar a los operandos ya que estos se encuentran en el tope de la pila (por ejemplo, calculadora de pila HP).
La arquitectura de registros tiene sólo operandos explícitos (es aquel que se nombra) en registros o memoria.
Ventajas de las arquitecturas
son las siguientes
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 tiene 32 registros, como estándar.
El acceso a los datos es más rápido y veloz.
Desventajas de las arquitecturas
son las siguientes
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.