Contenido: Introducción a la arquitectura de computadoras. Almacenamiento de operandos. Arquitectura básica de computadoras modelo von Neumann. Microprocesador. Socket.
Objetivo: Al finalizar la competencia describirá los fundamentos teóricos de la arquitectura de computadoras, sin error.
Introducción a la arquitectura de computadoras
Arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadora.
También suele definirse como la forma de seleccionar e interconectar componentes de hardware para crear computadoras según los requerimientos de funcionalidad, rendimiento y costo. El intercambio de información se tiene que hacer con los periféricos y la UCP.
Todas las unidades de un sistema exceptuando la UCP se denomina periférico, por lo que el ordenador tiene dos partes bien diferenciadas, que son: la UCP (encargada de ejecutar programas y que está compuesta por la memoria principal, la Unidad aritmético lógica (UAL) y la Unidad de Control) y los periféricos (que pueden ser de entrada, salida, entrada-salida y comunicaciones).
Almacenamiento de operandos
La diferencia básica está en el almacenamiento interno de la UPC.
Las principales alternativas son:
– Acumulador.
– Conjunto de registros.
– Memoria
En una arquitectura de acumulador un operando está implícitamente en el acumulador siempre leyendo e ingresando datos. (Ej.: calculadora Standard -estándar-)
En la arquitectura de pila no es necesario nombrar a los operandos ya que estos se encuentran en el tope de la pila. (Ej.: calculadora de pila HP)
La Arquitectura de registros tiene sólo operandos explícitos (es aquel que se nombra) en registros o memoria.
Arquitectura básica de computadoras modelo von neumann
En nuestros días cada computadora se basa en el modelo de Von Neumann (que lleva el nombre de John Von Neumann). El modelo trata la computadora como una caja negra, y define cómo se realiza el procesamiento
Este modelo define la computadora como cuatro subsistemas: memoria, unidad lógica aritmética, unidad de control y entrada/salida.
Behrouz Forouzan señala que en el modelo de Von Neumann la memoria es el área de almacenamiento, donde los programas y los datos se almacenan durante el procesamiento. La Unidad Lógica Aritmética (ALU: arithmetic logic unit) es donde el cálculo aritmético y las operaciones lógicas toman lugar.
La Unidad de Control determina las operaciones de la memoria, de la ALU y del subsistema de entrada/salida.
El subsistema de entrada acepta datos de entrada y el programa desde el exterior de la computadora; el subsistema de salida envía el resultado del procesamiento al exterior. Menciona además que la definición del subsistema de entrada/salida es muy amplia; también incluye los dispositivos de almacenamiento secundarios como un disco o cinta que almacena datos y programas para procesamiento.
El disco es considerado como un dispositivo de salida cuando almacena los datos que se obtienen como resultado del procesamiento y se considera un dispositivo de entrada cuando se leen datos del mismo.
Otro elemento importante del modelo de Von Neumann establece que el programa debe almacenarse en la memoria, lo cual difiere de la arquitectura de las primeras computadoras en las cuales sólo se almacenaban los datos en la memoria, señala Behrouz.
En las computadoras actuales las memorias alojan tanto un programa como sus datos correspondientes. Lo que implica que ambos, datos y programas, deban tener el mismo formato porque se almacena en memoria. La unidad de control trae una instrucción de la memoria, la interpreta y luego la ejecuta.
Una instrucción puede requerir que la unidad de control salte a algunas instrucciones previas o anteriores. Una computadora física debe incluir los cuatro componentes, a los que se hace referencia como hardware de la computadora, definidos por Von Neumann.
Microprocesador
Es un conjunto de circuitos electrónicos altamente integrado para cálculo y control computacional.
El microprocesador es utilizado como Unidad Central de Proceso en un sistema microordenador y en otros dispositivos electrónicos complejos como cámaras fotográficas e impresoras, y como añadido en pequeños aparatos extraíbles de otros aparatos más complejos como por ejemplo equipos musicales de automóviles.
Los parámetros significativos de un procesador son su ancho de bus (medido en bits), la frecuencia de reloj a la que trabajan (medida en hercios), y el tamaño de memoria caché (medido en kilobytes).
Existen dos tipos de memoria caché cuyo funcionamiento es análogo: (a) L1 o interna (situada dentro del propio procesador y por tanto de acceso aún más rápido y aún más cara).
Caché de primer nivel contiene muy pocos kilobytes (unos 32 ó 64 Kb); y; (b) L2 o externa (situada entre el procesador y la RAM). Los tamaños típicos de la memoria caché L2 oscilan en la actualidad entre 256 kb y 2 Mb.
Socket
Es una matriz de pequeños agujeros (zócalo) existente en una placa base donde encajan, sin dificultad, los pines de un microprocesador; dicha matriz permite la conexión entre el microprocesador y dicha placa base.
En los primeros ordenadores personales, el microprocesador venía directamente soldado a la placa base, pero la aparición de una amplia gama de microprocesadores llevó a la creación del socket.
El chipset es un conjunto de circuitos integrados que se encarga de realizar las funciones que el microprocesador delega en ellos.
El conjunto de circuitos integrados auxiliares necesarios por un sistema para realizar una tarea suele ser conocido como chipset, cuya traducción literal del inglés significa conjunto de circuitos integrados.
Se designa circuito integrado auxiliar al circuito integrado que es periférico a un sistema pero necesario para el funcionamiento del mismo.
Fuentes: wikipedia.org / aliatuniversidades.com.mx / monografias.com