Arquitectura de Computadoras

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arquitectura de computadoras

Diiferentes arquitecturas de las computadoras

Concepto de arquitectura de computadoras

Se trata de un conjunto de reglas, principios y estándares que definen la estructura y el diseño de los componentes de hardware y software que conforman un sistema informático. Esta disciplina abarca desde el nivel más bajo, como los circuitos electrónicos y la lógica digital, hasta el nivel más alto, como lo son los sistemas operativos y las aplicaciones.

Unidad de Entrada/Salida (E/S): son los dispositivos que permiten la interacción entre el usuario y la computadora. Incluye teclados, mouse o ratón, pantallas, impresoras, discos duros, unidades USB y otros periféricos.Reloj: consiste en un componente que genera pulsos eléctricos a intervalos regulares, marcando el ritmo de las operaciones de la CPU y sincronizando todos los componentes del sistema.Sistema Operativo: hace referencia a un software esencial que actúa como intermediario entre el usuario y el hardware.

Componentes fundamentales de la arquitectura de computadoras

CPU: puede apreciarse como el cerebro de la computadora. Se encarga de ejecutar las instrucciones de los programas y realizar operaciones tanto matemáticas como lógicas.Bus: tiene que ver con los canales de comunicación que permiten la transferencia de datos entre la CPU, la memoria y los dispositivos de entrada/salida.Memoria principal: se trata del espacio de almacenamiento temporal, donde se guardan las instrucciones de los programas y los datos que están siendo procesados.

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Fue propuesto por el matemático John Von Neumann en la década de 1940. Es una de las arquitecturas fundamentales en el campo, sirvió para la creación de la computadora EDVAC, que ha servido como fundamento para el diseño de ordenadores actuales. Se basa en la idea de tener una unidad central de procesamiento (CPU) que accede a una memoria compartida para almacenar tanto datos como programas. Las instrucciones y datos se guardan en la misma memoria y se recuperan a través de un bus (o canal) común.

Arquitectura de Von Neumann

Es un modelo similar a la arquitectura de Von Neumann, pero este se caracteriza por utilizar memorias físicamente separadas para almacenar las instrucciones del programa y los datos de manera independiente. Esto permite que la CPU acceda simultáneamente a ambos, mejorando el rendimiento en ciertas aplicaciones específicas. Se ha usado principalmente en aplicaciones donde se requiere un alto rendimiento en el procesamiento de señales o en tareas específicas donde el acceso simultáneo a instrucciones y datos es ventajoso.

Arquitectura Harvard

Es un enfoque de diseño de procesadores y computadoras que se caracteriza por utilizar un conjunto de instrucciones reducido y altamente optimizado. Los procesadores RISC ejecutan instrucciones en un solo ciclo de reloj, lo que los hace más eficientes en operaciones simples y repetitivas. Además, pueden alcanzar altos niveles de rendimiento, siendo particularmente útiles en aplicaciones que requieren un procesamiento intensivo, como servidores y supercomputadoras. Su efectividad la ha convertido en la base para muchos procesadores modernos.

Arquitectura RISC (Reduced Instruction Set Computer)

A diferencia de RISC, los procesadores CISC utilizan un conjunto de instrucciones más amplio y diverso. Estas instrucciones pueden realizar tareas más complejas en un solo ciclo de reloj, lo que facilita la programación, pero puede afectar el rendimiento en ciertos escenarios. Por esta razón, a lo largo del tiempo, se han desarrollado técnicas para mejorar la ejecución de instrucciones CISC, como la segmentación (pipeline) y la ejecución fuera de orden (out-of-order execution).

Arquitectura CISC (Complex Instruction Set Computer)

Es un enfoque de diseño de computadoras que se basa en la utilización de múltiples unidades de procesamiento trabajando en paralelo para realizar tareas y operaciones de manera simultánea. Esto puede lograrse mediante el uso de procesadores multinúcleo o la creación de sistemas con varios procesadores trabajando juntos. Su principal objetivo es mejorar el rendimiento y la eficiencia del sistema informático al dividir las tareas en partes más pequeñas y asignarlas a diferentes procesadores para que trabajen en conjunto.

Arquitectura paralela

También conocida como arquitectura de nube. Consiste en una estructura tecnológica que permite el acceso a recursos informáticos a través de internet, como almacenamiento, potencia de procesamiento y aplicaciones, sin que los usuarios tengan que poseer o administrar físicamente los equipos y servidores que los proveen. Esta arquitectura es esencial para la provisión de servicios bajo demanda y la escalabilidad de aplicaciones.

Arquitectura de la computación en la nube

Es un enfoque de diseño de computadoras que se basa en la utilización de múltiples unidades de procesamiento trabajando en paralelo para realizar tareas y operaciones de manera simultánea. Esto puede lograrse mediante el uso de procesadores multinúcleo o la creación de sistemas con varios procesadores trabajando juntos. Su principal objetivo es mejorar el rendimiento y la eficiencia del sistema informático al dividir las tareas en partes más pequeñas y asignarlas a diferentes procesadores para que trabajen en conjunto.

Arquitectura paralela

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