Instituto Politécnico NacionalUnidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería,

Ciencias Sociales y AdministrativasArquitectura de Computadoras

Fuentes Aguilar HugoGalindo Gonzalez Adrian

Garcia Martinez Marco AntonioMartinez Alonso Jair Israel

Coordinador: García Martínez Marco Antonio

Arquitectura básica de una Computadora

Arquitectura básica de una Computadora

Arquitectura de Von Neumann

´En memoria principal se almacenan datos e instrucciones, en posiciones de almacenamiento.

´Una instrucción consta de un código de operación y una dirección.

´ALU es capaz de efectuar operaciones con datos binarios.

´La unidad de control capta las instrucciones en memoria, las interpreta y las ejecuta de una en una.

´Las unidades (equipos) de Entrada y Salida son operados por la Unidad de Control.

Estructura de Von Neumann

Diferentes niveles de arquitectura del computador

•Los diferentes niveles de la arquitectura del computador se clasifican por:

•El computador digital suele seguir una serie de instrucciones a las cuales se les denomina «programa».

Diferentes niveles de arquitectura del computador

•Un programa es una secuencia de instrucciones

•Los circuitos electrónicos reconocen un conjunto limitado de instrucciones.

•Lenguaje máquina es el conjunto de instrucciones básicas de una computadora

Nivel 0: de lógica digital

Es el hardware y en este nivel se encuentran:•Compuertas lógicas•Circuitos integrados•Circuitos aritméticos•Circuitos combinacionales•Relojes•Memorias•Microprocesadores•Buses

Nivel 1: Microprogramación

La microprogramación consiste en un conjunto de microinstrucciones, para poder ejecutar líneas de código y operaciones. Es un lenguaje de programación a un nivel muy bajo sin llegar al nivel más bajo (Binario).

Nivel 2: nivel de máquina convencional

•Cada fabricante publica el «Manual de referencia del lenguaje máquina» para cada computador.•Cada instrucción de máquina es interpretada por un microprograma localizado en una memoria en el circuito integrado del procesador.

Nivel 3: nivel de sistema operativo

•La mayoría de las instrucciones de este nivel están también en el nivel 2 pero además tiene un nuevo conjunto de instrucciones, una organización diferente de la memoria, posibilidad de ejecutar 2 o más programas.

Nivel 4: nivel de lenguaje ensamblador

•Es el programa que lleva a cabo la traducción de un programa de nivel 4.•Implementa una representación simbólica de los códigos de máquina binarios y otras constantes necesarias para programar una arquitectura de CPU.

Nivel 5: nivel de lenguajes de alto nivel

•Son utilizados por los programadores de aplicaciones.•Los traductores de programas en lenguaje de alto nivel pueden ser compiladores o intérpretes.

Arquitectura Harvard

CPUMemoria ROM (instrucciones)Memoria RAM (datos entrada y salida) Memoria segregada.

Ventajas

Las instrucciones ocupan una sola posición de memoria de programa, logrando así mayor velocidad y menor longitud de programa.

El tiempo de acceso a las instrucciones puede superponerse al de los datos, logrando ser más veloz en cada operación.

Elimina el cuello de botella de Von Neumann.

Mejora el ancho de banda

Desventajas

Tenemos que duplicar los sistemas de comunicación entre la CPU y la memoria, esto hace muy complejo el diseño.

Otro obstáculo aún más importante es que las memorias de hoy en día no son demasiado rápidas si comparamos su funcionamiento con la CPU, debido a esto se debe poner mucha atención en el número de veces que se accede a la memoria para mantener su rendimiento, el no hacerlo genera un fenómeno conocido como limitación de memoria que se genera al aumentar la velocidad de la CPU.

Comparativa