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Arquitectura de Computadoras: Modelos de Arquitecturas de Cómputo, Apuntes de Arquitectura de ordenadores

Este ensayo académico explora los modelos de arquitecturas de cómputo, desde los modelos clásicos como von neumann y harvard hasta las arquitecturas segmentadas y de multiprocesamiento. Se analizan las ventajas y desventajas de cada modelo, así como su impacto en el desarrollo de las computadoras modernas.

Tipo: Apuntes

2023/2024

Subido el 06/12/2024

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MATERIA:
ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS
TEMA:
UNIDAD 1. ARQUITECTURAS DE CÓMPUTO
PRODUCTO POR ENTREGAR:
ENSAYO SOBRE LOS MODELOS DE ARQUITECTURAS DE CÓMPUTO
NOMBRE DE LA MAESTRA:
DR. MARÍA DEL PILAR MORALES MORELOS
TRABAJO INDIVIDUAL
NOMBRE DE LA ALUMNA:
LÓPEZ COLÓN ABRIL PAULINA
SALON: PAFP
NÚMERO DE CONTROL: 22181378
HORA:
12:00-14:00 HRS
25 DE OCTUBRE DE 2024
TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO
CAMPUS SAN LUIS POTOSI INSTITUTO
TECNOLOGICO DE SAN LUIS POTOSI
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MATERIA:

ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

TEMA:

UNIDAD 1. ARQUITECTURAS DE CÓMPUTO

PRODUCTO POR ENTREGAR:

ENSAYO SOBRE LOS MODELOS DE ARQUITECTURAS DE CÓMPUTO

NOMBRE DE LA MAESTRA:

DR. MARÍA DEL PILAR MORALES MORELOS

TRABAJO INDIVIDUAL

NOMBRE DE LA ALUMNA:

LÓPEZ COLÓN ABRIL PAULINA

SALON: PAFP

NÚMERO DE CONTROL: 22181378

HORA:

12 :00- 14 :00 HRS

25 DE OCTUBRE DE 2024

TECNOLOGICO NACIONAL DE MEXICO

CAMPUS SAN LUIS POTOSI INSTITUTO

TECNOLOGICO DE SAN LUIS POTOSI

MODELO DE ARQUITECTURAS DE CÓMPUTO

Un computador o computadora es una máquina calculadora electrónica rápida que acepta como entrada información digitalizada, la procesa de acuerdo con una lista de instrucciones almacenada internamente y produce la información de salida resultante. A la lista de instrucciones se le conoce como programa y el medio de almacenamiento interno memoria del computador. La computadora se conforma por dos elementos principales: hardware y software. El hardware se refiere a la parte física de la computadora: teclado, gabinete, circuitos, cables, discos duros, impresoras, monitores, etc. El funcionamiento del harware depende del software que son los programas. El software son conjuntos de programas que realizan una tarea específica. La arquitectura de computadoras se refiere al diseño conceptual y la estructura operativa fundamental de un sistema de cómputo. En ella, se definen como los componentes de hardware y software interactúan para realizar tareas específicas. Es decir, la arquitectura de computadoras define cómo se organiza y comunica todo dentro de una computadora para realizar tareas de manera eficiente. La arquitectura de computadores incluye los siguientes aspectos:

  • UNIDAD CENTRAL DE PROCESAMIENTO (CPU): Es el componente del computador que interpreta las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos.
  • MEMORIA: Se refiere a parte de los componentes que forman parte de una computadora. Son dispositivos que retienen datos infromátocps durante algún intervalo de tiempo.
  • DISPOSITIVOS DE ENTRADA/SALIDA: También abreviado (E/S o I/O), es la colección de interfaces que usan las distintas unidades funcionales (subsistemas) de un sistema de procesamiento de información de información para comunicarse unas con otras, o las señales (información)) enviadas a través de esas interfaces. Las entradas son las señales recibidas por la unidad, mientras que las salidas son las señales enviadas por ésta.

toda la información que se lee o se Scribe a la memoria, obligando a que todos los accesos a esta sean secuenciales. Esto limita el grado de paralelismo y por lo tanto, el desempeño de la computadora. Este efecto se conoce como el cuello de botella de Von Newman.

  • ARQUITECTURA DE HARVARD: Esta arquitectura surge en la universidad del mismo nombre. Al igual que en la arquitectura Von Newman, el programa se amacena como un código numérico en la memoria, pero no en el mismo espacio de memoria ni en el mismo formato que los datos. MODELOS SEGMENTADOS Las arquitecturas segmentadas o con segmentación del cauce buscan mejorar el desempeño realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instrucción al mismo tiempo. El procesador se divide en varias unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de las instrucciones. La segmentación de cause (pipelining) es una forma efectiva de organizar el hardware del CPU para realizar más de una operación al mismo tiempo. Consiste en descomponer el proceso de ejecución de las instrucciones en fases o etapas que permitan una ejecución simultánea. Explota el paralelismo entre las instrucciones de un flujo secuencias. La segmentación es una técnica de implementación por la cual soplaba la ejecución de múltiples instrucciones. La técnica de implementación clave utilizada para hacer CPU rápidas. La segmentación es como una línea de ensamblaje en la que cada etapa de la segmentación completa una parte de la instrucción.

MODELOS DE MULTIPROCESAMIENTO

Se denomina multiprocesador a un computador que cuenta con dos o más microprocesadores (CPUs). El multiprocesador puede ejecutar simultáneamente varios hilos pertenecientes a un mismo proceso o bien a procesos diferentes. La arquitectura multiproceso es un tipo de arquitectura de computadora que permite la ejecución somultánea de múltiples tareas en un dispositivo. Esto se logra utilizando varios núcleos en un mismo procesador, lo que permite una mayor velocidad de procesamiento y una mauor eficiencia energética. En términos simples, permite que diferentes núcleos en un procesador realicen tareas independientes al mismo tiempo. Los CPU de multiprocesamiento según Flynn se clasifican de la siguiente manera:

  • SISO (Single Instruction, Single Operan) computadoras Monoprocesador
  • SIMO (Single Instruction, Multiple Operand) procesadores vectoriales, Exenciones MMX
  • MISO (Multiple Instruction, single Operand) No implementado
  • MIMO (Multiple Instruction, Multiple Operand) sistemas SMP, Clusters, GPUs Hay dos tipos principales de arquitectura multiproceso:
  • ARQUITECTURA SIMÉTRICA O SMP (SYMMETRIC MULTIPROCESSING): La forma más común de arquitectura multiproceso. En este tipo de arquitectura, cada núcleo en un procesador puede realizar las mismas tareas que cualquier otro núcleo. Los procesos pueden ejecutarse en