ARQUITECTURA DE LOS COMPUTADORES

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.

ARQUITECTURA DE LOS COMPUTADORES DE JHON VON NEWMANN

La arquitectura Von Neumann describe a la computadora con 4 secciones principales: la unidad lógica y aritmética (ALU), la unidad de control, la memoria, y los dispositivos de entrada y salida (E/S).

La unidad aritmética lógica o unidad aritmético-lógica, también conocida como ALU (siglas en inglés de arithmetic logic unit), es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre valores (generalmente uno o dos) de los argumentos.

UNIDAD DE CONTROL

La unidad de control es el componente del procesador que dirige y coordina la mayoría de las operaciones en la computadora.

La memoria es el dispositivo que retiene, memoriza o almacena datos informáticos durante algún intervalo de tiempo o permanente mente.

En este sistema, la memoria es una secuencia de celdas de almacenamiento numeradas, donde cada una es un bit, o unidad de información.

El tamaño de cada celda y el número de celdas varía mucho de computadora a computadora, y las tecnologías empleadas para la memoria han cambiado bastante; van desde los relés electromecánicos, tubos llenos de mercurio en los que se formaban los pulsos acústicos, matrices de imanes permanentes, transistores individuales a circuitos integrados con millones de celdas en un solo chip.

Dispositivo de E/S (DES)

 Que permite la comunicación con el mundo exterior de los computadores, son otros dispositivos que reciben los resultados y que le transmiten la información al computador para su procesamiento.

 

LIMITACIONES DE LA ARQ DE VON NEWMANN

Las principales limitaciones que nos encontramos con la arquitectura Von Neumann son:

La limitación de la longitud de las instrucciones por el bus de datos, que hace que el microprocesador tenga que realizar varios accesos a memoria para buscar instrucciones complejas.

La limitación de la velocidad de operación a causa del bus único para datos e instrucciones que no deja acceder simultáneamente a unos y otras, lo cual impide superponer ambos tiempos de acceso

              

ARQUITECTURA HARVARD

La arquitectura Harvard es una arquitectura de computadora con pistas de almacenamiento y de señal físicamente separadas para las instrucciones y para los datos

En esta arquitectura se utilizan dispositivos separados para las instrucciones y los datos, para  que haya mayor rapidez se utilizan la memoria cache dividida, para procesar los datos e instrucciones, es efectivo cuando la lectura de datos e instrucciones es la misma.

Este modelo, que utilizan los Micro controladores PIC, tiene la unidad central de proceso (CPU) conectada a dos memorias (una con las instrucciones y otra con los datos) por medio de dos buses diferentes.

Contraste con arquitecturas von Neumann

Bajo arquitectura de von Neumann pura, la CPU puede estar bien leyendo una instrucción o leyendo/escribiendo datos desde/hacia la memoria pero ambos procesos no pueden ocurrir al mismo tiempo, ya que las instrucciones y datos usan el mismo sistema de buses.

En una computadora que utiliza la arquitectura Harvard, la CPU puede tanto leer una instrucción como realizar un acceso a la memoria de datos al mismo tiempo, incluso sin una memoria caché. En consecuencia, una arquitectura de computadores Harvard puede ser más rápida para un circuito complejo, debido a que la instrucción obtiene acceso a datos y no compite por una única vía de memoria.

Además, una máquina de arquitectura Harvard tiene distintos código y espacios de dirección de datos: dirección de instrucción cero y dirección de datos cero son cosas distintas. La instrucción cero dirección podría identificar un valor de veinticuatro bits, mientras que dirección de datos cero podría indicar un byte de ocho bits que no forma parte de ese valor de veinticuatro bits.