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1000 BCE
MODELO DE ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS
INSTITUTO TECNOLÓGICO DE CHIHUAHUA II Alumno: Juan Peinado.. Profesor: Mtro. Ernesto Leal. Materia: Arquitectura de computadoras. Fecha de entrega: viernes 28 de agosto del 2020. [Fuentes de consulta disponibles en el archivo solicitado]. -
999 BCE
DESDE ANTES...
La humanidad desde sus principios buscaba ordenar en forma lógica lo que le pertenece, por lo que se ha ido desarrollando herramientas eficaces para solucionar problemas cotidianos, innovando en determinadas etapas de la vida. -
300 BCE
Ábaco
Es considerado como el más antiguo instrumento de cálculo como instrumento de conteo. -
Máquina de Napier
Wilhelm Schickard inventó una máquina que permitía hacer operaciones aritméticas de forma completamente mecánica, el Rechenuhr o reloj calculador. -
Calculadora pascalina
Inventada por Blaise Pascal, fue la primera calculadora que funcionaba a base de ruedas y engranajes. -
Máquina multiplicadora
Inventada por Leibniz inventó la máquina multiplicadora, un dispositivo que, así como ejecutaba adiciones y sustracciones, podía multiplicar, dividir y sacar raíces cuadradas mediante una serie de pasos de adiciones. -
Máquina tabuladora
Máquina desarrollada por Herman Hollerith, tenía un lector de tarjetas, un contador, un clasificador y un tabulador creado por el mismo. -
MODELOS DE ARQUITECTURAS DE COMPUTADORAS
Después de haber desarrollado grandes herramientas, se han ido y estructurando de manera operacional y conceptual, como algo fundamental de un sistema de computadoras, por lo que se considera un diseño elemental de lo que por hoy llamamos computadoras, ya vimos algunos de los miles de avances tecnológicos a lo largo del tiempo, a continuación, se presentan los diversos modelos de arquitectura de computadoras comprendidas por su estancia en el tiempo. -
Estructura del modelo Harvard
Ofrece acceder a una sola instrucción en un ciclo de reloj. Mientras la memoria de programa y puede ser leída y escrita. El tamaño de las instrucciones no está relacionado con el de los datos, y por lo tanto puede ser optimizado para que cualquier instrucción ocupe una sola posición de memoria de programa, logrando así mayor velocidad y menor longitud de programa. -
Partes de la arquitectura Harvard
El PIC16FXXX cuenta con un bus de datos de 14-bits para acceder a la memoria de programas y un bus independiente de 8-bits para acceder a la memoria de datos. Esto mejora el ancho de banda en relación a la arquitectura tradicional de Von-Neumann, en la cual en la cual memoria de programa y la memoria de datos son accedidas a través del mismo bus. -
ARQUITECTURA HARVARD
El trabajo realizado en la Universidad de Harvard en la década de 1940 bajo el liderazgo de Howard Aiken creó una computadora original basada en relés, llamada Harvard Mark I, que es el término de donde surge el concepto de la arquitectura Harvard. Este modelo se caracteriza en que los buses de información y el almacenamiento se encuentran separados físicamente para los datos y el código del programa. -
ARQUITECTURA DE VON NEUMANN
Creado por el matemático y físico John Von Neumann, Ésta describe una estructura de diseño para un computador digital electrónico con partes que constan de una unidad de procesamiento que contiene una unidad aritmético lógica y registros del procesador, una unidad de control que contiene un registro de instrucciones y un contador de programa, una memoria para almacenar tanto datos como instrucciones, almacenamiento masivo externo, y mecanismos de entrada y salida. -
Partes de la arquitectura de Von Neumann
Consta de cinco partes básicas: La memoria (que constaba de 4096 palabras), la unidad Aritmética lógica (en su interior había un registro interno especial de 40 bits llamado acumulador), la unidad de control del programa y los equipos de entrada y salida. -
Estructura del modelo Von Neumann
*Dispositivo de operación (DO): ejecuta instrucciones de un conjunto especificado, llamado sistema de instrucciones, sobre partes de información almacenada, separada de la memoria del dispositivo operativo en donde se almacenan los operandos en un tiempo corto. *Unidad de control (UC): Este organiza la implementación consistente de algoritmos de decodificación de instrucciones que provienen de la memoria del dispositivo. -
Estructura del modelo Von Neumann
*Memoria de dispositivo: conjunto de celdas con identificadores únicos, que contienen instrucciones y datos. *Dispositivo de E/S (DES): permite la comunicación con el mundo exterior de los computadores, son otros dispositivos que reciben los resultados y que le transmiten la información al computador para su procesamiento. -
ARQUITECTURA VECTORIAL
Es una estructura de CPU capaz de ejecutar operaciones matemáticas sobre múltiples datos de forma simultánea, en contraste con los procesadores escalares, capaces de manejar sólo un dato cada vez. Éstos proporcionan operaciones de alto nivel que trabajan sobre vectores. -
Estructura del modelo Vectorial
Comunes en el área científica, formando la base de la mayor parte de los supercomputadores. Sin embargo, parece claro que la mejora de la tecnología y de los diseños de procesadores van a acabar con el uso de procesadores vectoriales como procesadores de propósito general. -
Estructura del modelo Vectorial
Este modelo consta de una unidad escalar segmentada y una unidad vectorial. La unidad vectorial dispone de M registros vectoriales de N elementos y de unidades funcionales vectoriales (de suma/resta, multiplicación, división, de carga/almacenamiento, etc.) que trabajan sobre los registros vectoriales, y un conjunto de registros escalares, ya que una operación vectorial equivale a un bucle completo que procesaría los N elementos del registro. -
Características del modelo Vectorial
Este modelo segmenta operaciones sobre los elementos de un vector y los accesos a memoria, además de tener siempre instrucciones que implementan las operaciones sobre dichos vectores por lo que lógicamente está orientado a vectores. Aunque esto mejora la velocidad global del sistema, los conflictos de datos crecen. Si antes las instrucciones se encontraban muy próximas, ahora se ejecutan de manera simultánea. -
ARQUITECTURA PIPE-LINE
También denominado segmentación de cauce. Se aplicó por primera vez en la fabricación del Ford T a principios del siglo XX.
Esta estructura es una técnica para implementar simultaneidad a nivel de instrucciones dentro de un solo procesador. Este mantiene ocupada a cada parte del procesador, dividiendo las instrucciones entrantes en una serie de pasos secuenciales. -
Estructura del modelo Pipe-Line
Se aplica en dos lugares de la maquina, en la CPU y enla UAL, utilizando dos técnicas básicas: el paralelismo (que consigue la concurrencia multiplicando la estructura del hardware tantas veces como sea posible, de modo que las diferentes etapas del proceso se ejecuten simultáneamente) y pipelining (consiste en desdoblar la función a realizarse en varias partes, asignándole al hardware correspondiente a cada una de las partes). -
Estructura del modelo Pipe-Line
Los datos fluyen a través de las etapas del computador Pipeline a una velocidad que es independiente de la longitud de la tubería, dicha velocidad a su vez depende del tiempo que tarde el dato en atravesar una etapa y este tiempo puede ser significativo ya que no solo desplaza los datos entre las etapas sino que en cada una de ellas se realiza alguna operación. -
ARQUITECTURA MULTIPROCESAMIENTO
Es aquel que permite ejecutar varios procesos de forma concurrente, la razón es porque actualmente la mayoría de las CPU’s sólo pueden ejecutar un proceso cada vez. -
Características del modelo Multiprocesamiento
La operación cambio de contexto, consiste en quitar a un proceso de la CPU, ejecutar otro proceso y volver a colocar el primero sin que se entere de nada. Los hilos que se ejecutan comparten ciertos recursos como el espacio del mensaje, la cual permite simplificar el diseño de una aplicación que debe llevar a cabo distintas funciones simultáneamente. -
Estructura del modelo Multiprocesamiento
Un sistema multiproceso o multitarea es aquel que permite ejecutar varios procesos de forma concurrente, dichas tareas puede ser completado más rápidamente si hay varias unidades de proceso ejecutándolas en paralelo.
Estos procesadores comparten los dispositivos de E/S, pero pueden hacerlo bien a través de los mismos canales, o bien a través de otros caminos de acceso al mismo dispositivo, además de que pueden desempeñar las mismas funciones por eso se consideran simétricos. -
ARQUITECTURA DEL FUTURO
Hay un notable y constante aumento en funcionamiento durante la década pasada respecto a los microprocesadores, aproximadamente cada cinco años hemos visto un aumento por 10 en el poder del procesador. En el mismo tiempo, las mejoras en ancho de banda convencional. A continuación, se mostrarán novedosas arquitecturas. -
Arquitectura Uno a Uno
Esta estructura se convierte en cómo tomar las conexiones individuales uno-a-uno entre los componentes y obtener un sistema completo.
La respuesta a este problema es el CROSSBAR SWITCH. Un crossbar switch utiliza una avanzada tecnología de conmutación de paquetes para rutear mensajes directamente desde un elemento de procesamiento del computador. -
Memoria unificada
La memoria unificada proporciona la conectividad uno-a-uno y un incremento mayor en ancho de banda del sistema, necesario para ejecutar las aplicaciones del emergente nuevo software de entretenimiento.
Esta estructura, pone una memoria de gran ancho de banda en el corazón del sistema. Esta memoria substituye con eficacia al bus compartido de los sistemas tradicionales.
