Arquitectura de computadoras

1. Contenido
INTRODUCCIÓN ..................................................................................................................................................................................1
DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD..............................................................................................................................................3
CONCLUSIONES...................................................................................................................................................................................9
FUENTES CONSULTADAS..............................................................................................................................................................9
PROYECTO DE INVESTIGACIÓN: (¿Qué es la Arquitectura de Computadoras?) y Diagrama de
una computadora.

2. La tecnología a favor de tu formación académica.
INTRODUCCIÓN
En la actualidad el uso de las computadoras es algo muy común y se ha convertido
indispensable para casi todas las personas obtener conocimientos sobre su diseño,
funcionamiento y manejo, en los últimos años se han visto grandes avances de los dispositivos
electrónicos, sin embargo, en lo que respecta a la arquitectura se sigue conservando sus bases
en la arquitectura de Neumann y de Harvard. Hoy por hoy es casi imposible imaginar que los
procesos empresariales, académicos, de entretenimiento, comunicación, entre otros, puedan
realizarse sin la agilidad que proporciona la tecnología.
Justificación:
En el siguiente proyecto de investigación se abordan temas relacionados con la arquitectura
de las computadoras y la identificación de sus componentes, lo que nos permite determinar las
posibilidades de que un sistema informático, con una determinada configuración, pueda
realizar las operaciones para las que se va a utilizar.

3. La tecnología a favor de tu formación académica.
DESARROLLO DE LA ACTIVIDAD
En las arquitecturas de las computadoras encontramos la arquitectura von Nemann que
pertenece a la arquitectura clásica, la que se desarrolla en las primeras generaciones de
computadoras electromecánicas y de tubos de vacío, las ventajas que presento esta
arquitectura fueron: El uso más eficiente de la memoria la cual no requería dividirse en dos,
simpleza arquitectónica, un solo tipo de instrucciones para acceder a memoria, una misma
forma de acceso a datos e instrucciones, mayor flexibilidad, paginación a disco, código
automodificante y CPU con menos operaciones haciéndolo más flexible.
Sus desventajas son: el bus de datos y direcciones único se convierte en cuello de botella, por
el cual debe pasar toda la información que se lee o se escribe a la memoria obligando a que
todos los accesos a esta sean secuenciales, limita el grado de paralelismo, sin embargo,
muchas de las arquitecturas se basan en esta.
Las arquitecturas segmentadas o con segmentación del cauce (PIPE-LINE). Aparecen por
la necesidad de aumentar la velocidad de procesamiento, el cual se logra, debido a que el
procesador se divide en varias unidades funcionales e independientes las cuales se dividen
entre ellas el procesamiento de las instrucciones. Su objetivo de esta arquitectura consiste en
la segmentación del procesador, a lo que llamamos "pipe-line", descomponiéndolo en etapas
para poder procesar una de ellas y trabajar con varias a la vez. La segmentación consigue una
reducción en el tiempo de ejecución medio por instrucción la cual se obtiene disminuyendo la
duración del ciclo de reloj de la máquina segmentada o disminuyendo el número de ciclos de
reloj por instrucción, o haciendo ambas cosas. Su ventaja fundamental que, de forma distinta
a algunas técnicas de aumento de velocidad, no es visible al programador.
Los causes que se presentan en esta arquitectura son:
Unifunción: ejecutan un único proceso.

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Multifunción: pueden ejecutar varios procesos:
Estáticos: en un instante determinado sólo pueden ejecutar uno.
Dinámicos: pueden ejecutar simultáneamente varios procesos.
Lineal: a cada etapa sólo le puede seguir otra etapa concreta.
No lineal: se pueden establecer recorridos complejos de las etapas.
Las características principales de la arquitectura segmentada son:
 La segmentación no ayuda en la realización de una única tarea, ayuda en la realización
de una carga de trabajo.
 Se pueden realizar múltiples tareas simultáneamente utilizando diferentes recursos.
 La velocidad se incrementa si se aumenta el número de segmentos.
 La razón de segmentación está dada por el segmento más lento.
 El desbalance en el largo de los segmentos reduce la velocidad (speedup)
 El tiempo en llenar y vaciar los segmentos reduce la velocidad.
 Almacén para las dependencias.
 Consiste en dedicar unidades específicas del procesador a cada una de las partes del
ciclo de instrucción y ejecutarlas paralelamente.
 Mejora dramáticamente el rendimiento debido a que en los procesadores modernos
tienen hasta 14 etapas en el ciclo de instrucción.
 La unidad de control se subdivide en dos o más unidades funcionales, cada una
encargada de llevar a cabo una parte del ciclo de instrucción.
 Se comunican a través de una cola de instrucciones (Pipeline).
El periodo que tarda la unidad central de proceso en ejecutar una instrucción de
lenguaje máquina se le denomina ciclo de instrucción.
Las desventajas o riesgos en la segmentación son. Que sea necesario detenerla, lo que
representa que todas las instrucciones posteriores a la instrucción detenida también se
detengan, mientras que las instrucciones anteriores puedan continuar, sin buscar nuevas
instrucciones durante la detención.

5. La tecnología a favor de tu formación académica.
Comprende una secuencia de acciones determinada que debe llevar a cabo la CPU para
ejecutar cada instrucción en un programa. Cada instrucción del juego de instrucciones de
una CPU puede requerir diferente número de ciclos de instrucción para su ejecución. Un
ciclo de instrucción está formado por uno o más ciclos máquina.
Arquitectura multiprocesamiento
Este tipo de arquitectura donde varios procesadores comparten una única memoria central
se caracteriza por que varios microprocesadores comparten el acceso a la memoria y
periféricos de I/O, normalmente conectados por un bus común. Por lo cual se le denomina
simétrico. Una particularidad de los sistemas SMP es que permiten que cualquier
procesador trabaje en cualquier tarea sin importar su localización en memoria, con un
propio soporte del sistema operativo, pudiendo mover con facilidad tareas entre los
procesadores para garantizar de forma eficiente el trabajo.
Esta arquitectura permite incrementar el desempeño más de lo que permite la técnica de
segmentación del cauce (limite teórico de una instrucción por ciclo de reloj), se requiere
utilizar más de un procesador para la ejecución del programa de aplicación.
Un reloj del sistema reside en la tarjeta madre. Éste envía una señal a todos los
componentes de la computadora en ritmo, como un metrónomo. Generalmente, este ritmo
se genera como una onda cuadrada, cada onda en esta señal mide un ciclo de reloj. Si el
reloj del sistema funciona a 100MHZ, esto significa que hay 100 millones de ciclos del reloj
en un segundo.
El tamaño de la palabra es igual a la cantidad de datos que la CPU en un ciclo de reloj.
Como ventaja se menciona que varios microprocesadores se pueden colocar sobre un bus
común porque son mucho más pequeños que los procesadores multichip y las caches
pueden disminuir el tráfico del bus y los protocolos de coherencia puede mantener caché y
memoria consistente.

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Se debe considerar que el tráfico por procesador y el ancho de banda del bus determinan
el número de procesadores en dicho multiprocesador. Dependiendo de los bits que maneje
el procesador será la velocidad del procesamiento

7. Diagrama de la arquitectura segmentada Diagrama de arquitectura CISC
Diagrama de la arquitectura multiprocesos Diagrama de arquitectura RISC
PC
PROGRAM
MEMORY
mPC
mPM DATA PATH
DATA MEMORY

8. La tecnología a favor de tu formación académica.
PC
PROGRAM MEMORY
IR
DATA PATH
DATA MEMORY
CW
DECODER

9. CONCLUSIONES
Podemos observar que en el tipo de arquitectura segmentada se pueden encontrar las
arquitecturas de SISC Y RICS, por compartir cualidades como por ejemplo el permite un gran
número de instrucciones que a su vez y el proporcionar una serie de instrucciones en muchos
procesadores como pasa en la arquitectura CISC. En cambio, en la estructura de multiproceso
podemos incluir a la arquitectura EPIC ya que su procesamiento es en paralelo, lo que se
relaciona con la arquitectura de multiproceso.
Ante los distintos tipos de arquitecturas que existen notamos que según los requerimientos,
objetivos y alcance de los proyectos que se busca llevar a cabo es la manera en que se
determinará que arquitectura es la más ideal, además de que al ser RISC, CISC y EPIC los
fundamentos de los sistemas modernos existen variaciones, extensiones y modificaciones que
buscan adaptar dichas arquitecturas para satisfacer de mejor manera necesidades más
demandantes o específicas.
FUENTES CONSULTADAS
 Alpízar, L. C. R., Bermúdez, J., Céspedes, R., Rodríguez, E. M., Arroyo, R. P., &
Rodríguez, A. C. (2006). Diseño en VERILOG de una Arquitectura Segmentada de
Microprocesador RISC. ITCR, marzo.
 Díaz, G. Introducción a los sistemas de Multiprocesamiento (Doctoral dissertation,
Universidad de Los Andes, Mérida 5101 Venezuela).
 Barbosa Molina, E. J. (2020). Diseño de un procesador con arquitectura Risc-V para
aplicaciones de domótica.