Modelos de arquitecturas de cómputo

Segmentadas

Arquitecturas de computo

Multi-procesamiento

Mauchly-Eckert (Von Newman)

Harvard

Clásicas

Modelos de arquitecturas de cómputo

Las arquitecturas de multiprocesamiento utilizan dos o más procesadores que comparten una única memoria central y periféricos a través de un bus común. En los sistemas simétricos, todos los procesadores tienen igual acceso a la memoria y los recursos, y son gestionados por el sistema operativo, lo que permite distribuir eficientemente las tareas entre ellos.Aunque el uso compartido del bus puede generar tiempos de espera cuando varios procesadores acceden a la memoria simultáneamente, esta arquitectura mejora el rendimiento más allá de lo que permite la segmentación de cauce. Los sistemas de multiprocesamiento se clasifican en SISO, SIMO, MISO, y MIMO, según cómo manejan las instrucciones y operandos.La principal ventaja de estos sistemas es su capacidad para ejecutar múltiples procesos de forma concurrente, facilitada por la operación de cambio de contexto. Sin embargo, a medida que se añaden más procesadores, el tráfico en el bus de memoria puede saturarse, limitando la escalabilidad del sistema.

Arquitecturas de multiprocesamiento

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.Una característica importante de este modelo es que tanto los datos como los programas, se almacenan en la memoria antes de ser utilizados.

Arquitecturas clásicas

Las arquitecturas de cómputo son el diseño y organización de los componentes de una computadora, que determinan cómo se procesan y gestionan las instrucciones y datos para realizar tareas computacionales.

Arquitecturas de cómputo

Las arquitecturas segmentadas, o con segmentación del cauce, mejoran el rendimiento al ejecutar varias etapas del ciclo de instrucción en paralelo. En lugar de procesar las instrucciones de manera secuencial, el procesador se divide en unidades funcionales independientes, cada una encargada de una etapa específica, como la búsqueda y la ejecución de instrucciones.En un sistema con segmentación, mientras una unidad busca una instrucción, otra la ejecuta, lo que permite procesar múltiples instrucciones simultáneamente. Este método, conocido como "pipelining," aumenta el número de instrucciones procesadas por segundo. Sin embargo, el rendimiento puede verse afectado por la competencia por recursos como la memoria y por los saltos en el programa, que obligan a descartar instrucciones ya procesadas, lo que reduce la eficiencia.

Arquitecturas Segmentadas.

La Arquitectura de Von Neumann, utilizada en la ENIAC, es la base de la mayoría de las computadoras actuales. Se caracteriza por una CPU que se comunica con un único banco de memoria, donde se almacenan tanto las instrucciones del programa como los datos. Esta arquitectura es versátil, pero tiene un "cuello de botella" porque todas las transferencias de datos y direcciones pasan por un solo bus, lo que limita el paralelismo y el rendimiento.Introdujo el concepto de programa almacenado, permitiendo la reprogramación rápida y el surgimiento de computadoras de propósito general. La CPU se divide en la Unidad de Control, la Unidad Lógica Aritmética, y registros para manejar y procesar datos.

Arquitectura Mauchly-Eckert (Von Newman)

La Arquitectura Harvard, desarrollada en la Universidad de Harvard, se diferencia de la Arquitectura Von Neumann al separar la memoria del programa y la memoria de datos, permitiendo que las instrucciones y los datos se almacenen en formatos y espacios diferentes. Esto permite que las instrucciones se lean simultáneamente con los datos, eliminando el "cuello de botella" de Von Neumann y mejorando el rendimiento.Aunque la mayoría de los procesadores modernos se conectan externamente como en la Arquitectura Von Neumann, internamente utilizan una configuración de tipo Harvard con niveles de caché separados para instrucciones y datos, combinando rendimiento y versatilidad.

Arquitectura Harvard