Arquitectura de computadoras

La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadora. 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.

También suele definirse como la forma de seleccionar e interconectar componentes de hardware para crear computadoras según los requerimientos de funcionalidad, rendimiento y costo.

                                                Existen tres modelos de arquitectura:

                                  la clásica, la segmentada   y  la de multiprocesamiento.

                                                        ARQUITECTURA CLASICA:

El modelo clásico de arquitectura de computadoras fué diseñado por Jhon Von Newman que consta de los siguientes elementos:

Dispositivos de entrada, de proceso, de almacenamiento y de salida 



  DISPOSITIVOS DE ENTRADA

Un dispositivo de entrada le permite comunicarse con una computadora .puede utilizarlo para ingresar informacion y emitir comandos .el teclado, el mause y el joystick son ejemplos.

 

 

    DISPOSITIVO SALIDA

Un disositivo de salida le permite a una computadora  comunicarse con usted . Estos dispositivos muestran la informacion en una pantalla , crean copias impresas o generan sonidos . algunos ejemplos  son el monitor , la impresora  y los perlantes.

 

 

           PROCESADOR

La unidad central de proceso  (cpu) el chip principal de una computadora . Esta procesa instrucciones , realiza calculos y administra el flujo de imformacion atraves de un sistema de computacion .Tambien se comunica con los dispositivos de entrada y salida y almacenamiento para realizar diferentes tareas.

   

 

ALMACENAMIENTO

El dispositivo de al macenamiento se utiliza para colocar imformacion en medios de almacenamiento .La computadora emplea la imformacion almacenada en esos medios  para realizar tareas. Algunos ejemplos de estos dispositivo son  las unidades de disco duro , disquets , cd-rom grabable , cintas y dvd-rom.

 

                         

MODELO DE VON NEUMANN

Las computadoras digitales actuales se ajustan al modelo propuesto por el matemático John Von Neumann. De acuerdo con el, una característica importante de este modelo es que tanto los datos como los programas, se almacenan en la memoria antes de ser utilizados. 

      

                                         Neumann, John von  (1903-1957).

Matemático húngaro nacionalizado estadounidense nacido el 3 de diciembre de 1903 en Budapest y fallecido el 8 de febrero de 1957 en Washington, D. C.

Su verdadero nombre era Johann Von Neumann, y estudió química en la Universidad de Berlín, y obtuvo el doctorado en Ingeniería química en la Escuela de Tecnología de Zürich en 1926. Ese mismo año obtuvo un doctorado en Matemáticas por la Universidad de Budapest con un trabajo sobre teoría de grupos, siguiendo un método axiomático y en el que se da la definición de número ordinal que se acepta en la actualidad. Fue lector en la Universidad de Berlín entre los años 1926 y 1929 y en la Universidad de Hamburgo en 1930, época en la que centró su interés en el tratamiento de operadores inherente a la mecánica cuántica. Durante la segunda mitad de la década de los treinta estableció el ahora conocido como álgebra de Von Neumann, herramienta basada en los anillos de operadores que considera las propiedades de un espacio determinado como las resultantes de las propiedades de las distintas rotaciones que permite el grupo de operadores que definen dicho espacio, y que es una de las más poderosas herramientas de análisis en teoría cuántica.

Von Neumann frente a una de las primeras computadoras.

Interesado en la década de los cincuenta en el desarrollo de las computadoras, investigó el llamado diseño local, que se refiere a cómo obtener respuestas fiables y precisas de una máquina que no lo es, y desarrolló métodos para obtener respuestas aleatorias de la memoria de un ordenador. Suya es la división de un ordenador en cuatro componentes -memoria, unidad lógica y aritmética, unidad de control y dispositivos periféricos- que tienen todos los ordenadores en la actualidad y que se conoce como arquitectura de Von Neumann. Fue nombrado miembro de la comisión de Energía Atómica de su país en 1955, y un año más tarde se le concedió el premio Enrico Fermi en reconocimiento a su labor en el diseño de computadoras.

  

                                                   ARQUITECTURA SEGMENTADAS

Consiste en la segmentación del procesador (pipe-line), descomponiéndolo en etapas para poder procesar una instrucción diferente en cada una de ellas y trabajar con varias a la vez. La arquitectura en pipeline (basada en filtros) consiste en ir transformando un flujo de datos en un proceso comprendido por varias fases secuenciales, siendo la entrada de cada una la salida.

 

ARQUITECTURA MULTIPROCESAMIENTO

SMP es el acrónimo de Symmetric Multi-Processing, multiproceso simétrico. Se trata de un tipo de arquitectura de ordenadores en que dos o más procesadores comparten una única memoria central.  

Los sistemas SMP permiten que cualquier procesador trabaje en cualquier tarea sin importar su localización en memoria; con un propicio soporte del sistema operativo, estos sistemas pueden mover fácilmente tareas entre los procesadores para garantizar eficientemente el trabajo.

Una computadora SMP se compone de microprocesadores independientes que se comunican con la memoria a través de un bus compartido. Dicho bus es un recurso de uso común. Por tanto, debe ser arbitrado para que solamente un microprocesador lo use en cada instante de tiempo. Si las computadoras con un solo microprocesador tienden a gastar considerable tiempo esperando a que lleguen los datos desde la memoria, SMP empeora esta situación, ya que hay varios parados en espera de datos.