El documento explica las diferencias entre microprocesadores, microcontroladores, y procesadores digitales de señal, así como las arquitecturas de computadoras como von Neumann, Harvard, RISC y CISC. Se detalla el funcionamiento y características de cada tipo de procesador, incluyendo sus ventajas y desventajas. También se abordan aspectos como la velocidad de operación y el acceso a memoria en estas arquitecturas.

1. Trabajo
Personal
Definir e identificar las
diferencias entre:

2. Microprocesador


Microchip más importante en una computadora, es considerado
el cerebro de una computadora. Está constituido por millones de
transistores integrados. Este dispositivo se ubica en
un zócalo especial en la placa madre y dispone de un sistema
de enfriamiento (generalmente un ventilador).
Funciona como la unidad central de procesos (CPU), que está
constituida por registros, la unidad de control y la unidad
aritmético-lógica. En el microprocesador se procesan todas las
acciones de la computadora.
Su "velocidad" es medida por la cantidad de operaciones por
segundo que puede realizar: la frecuencia de reloj. La
frecuencia de reloj se mide en MHz (mega Hertz) o giga Hertz
(GHz).
También dispone de una memoria caché (medida
en kilobytes), y un ancho de bus (medido en bits).

3. Micro Controlador


Un micro controlador es un circuito integrado que incluye
en su interior las tres unidades funcionales de
una computadora: unidad central de
procesamiento, memoria y periféricos de entrada y salida.
Un micro controlador difiere de una CPU normal, debido a
que es más fácil convertirla en una computadora en
funcionamiento, con un mínimo de chips externos de
apoyo. La idea es que el chip se coloque en el
dispositivo, enganchado a la fuente de energía y de
información que necesite, y eso es todo. Un
microprocesador tradicional no le permitirá hacer esto, ya
que espera que todas estas tareas sean manejadas por
otros chips. Hay que agregarle los módulos de
entrada/salida (puertos) y la memoria para
almacenamiento de información.

4. Procesador Digital de
Señal

Un DSP es un microprocesador diseñado específicamente para el
procesamiento digital de señales, por lo general
en computación en tiempo real.
Características de los procesadores digitales de señal
* Diseñados para el procesamiento en tiempo real.
* Óptima performance en streaming data.
* Memoria de datos y programas separados (arquitectura
Harvard).
* Instrucciones especiales para operaciones SIMD (Single
Instruction, Múltiple Data).
* No soporta hardware para multitarea.
* Habilidad de actuar como un dispositivo de acceso directo a
memoria si está en un entorno anfitrión.
* Procesan señales digitales convertidas (empelando un ADC)
desde señales analógicas. La salida es luego reconvertida a forma
analógica empleando un DAC.

5. Definir las diferencias entre:
Arquitectura de Von
Neumann
Arquitectura de
Harvard



Tradicionalmente los sistemas con
microprocesadores se basan en
esta arquitectura, en la cual la unidad central de
proceso (CPU), está conectada a una memoria
principal única (casi siempre sólo RAM) donde se
guardan las instrucciones del programa y los datos.
A dicha memoria se accede a través de un
sistema de buses único (control, direcciones y
datos).
Las principales limitaciones que nos encontramos
con la arquitectura Von Neumann son:
La limitación de la longitud de las instrucciones por
el bus de datos, que hace que el microprocesador
tenga que realizar varios accesos a memoria para
buscar instrucciones complejas.
La limitación de la velocidad de operación a
causa del bus único para datos e instrucciones
que no deja acceder simultáneamente a unos y
otras, lo cual impide superponer ambos tiempos de
acceso



Este modelo, que utilizan los Micro
controladores PIC, tiene la unidad central de
proceso (CPU) conectada a dos memorias (una con
las instrucciones y otra con los datos) por medio de
dos buses diferentes.
Una de las memorias contiene solamente las
instrucciones del programa (Memoria de
Programa), y la otra
sólo almacena datos (Memoria de Datos).
Ventajas de esta arquitectura:
* El tamaño de las instrucciones no esta 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.
* El tiempo de acceso a las instrucciones puede
superponerse con el de los datos, logrando una
mayor velocidad en cada operación.

6. Arquitectura Risc








En la arquitectura computacional, RISC (del inglés reduced
instruction set computer) es un tipo de microprocesador con
las siguientes características fundamentales:
Instrucciones de tamaño fijo y presentadas en un reducido
número de formatos.
Sólo las instrucciones de carga y almacenamiento acceden
a la memoria de datos.
El objetivo de diseñar máquinas con esta arquitectura es
posibilitar la segmentación y el paralelismo en la ejecución
de instrucciones y reducir los accesos a memoria.
Las características que generalmente son encontradas en
los diseños RISC son:
Codificación uniforme de instrucciones, lo que permite
una de codificación más rápida.
Un conjunto de registros homogéneo, permitiendo que
cualquier registro sea utilizado en cualquier contexto y así
simplificar el diseño del compilador.
Modos de direccionamiento simple con modos más
complejos reemplazados por secuencias de instrucciones
aritméticas simples.
Los tipos de datos soportados en el hardware no se
encuentran en una máquina RISC.
Los diseños RISC también prefieren utilizar como
característica un modelo de memoria Harvard, donde los
conjuntos de instrucciones y los conjuntos de datos están
conceptualmente separados.
Arquitectura Cisc

En la arquitectura computacional, CISC (complex instruction
set computer) es un modelo de arquitectura de
computadora.
Los microprocesadores CISC tienen un conjunto de
instrucciones que se caracteriza por ser muy amplio y permitir
operaciones complejas entre operandos situados en la
memoria o en los registros internos, en contraposición a la
arquitectura RISC.

Este tipo de arquitectura dificulta el paralelismo entre
instrucciones, por lo que, en la actualidad, la mayoría de los
sistemas CISC de alto rendimiento implementan un sistema
que convierte dichas instrucciones complejas en varias
instrucciones simples del tipo RISC, llamadas generalmente
microinstrucciones.
Los CISC pertenecen a la primera corriente de construcción
de procesadores, antes del desarrollo de los RISC. Ejemplos
de ellos son: Motorola 68000, Zilog Z80 y toda la familia Intel
x86 usada en la mayoría de las computadoras personales
actuales.
Entre las ventajas de CISC destacan las siguientes:






Reduce la dificultad de crear compiladores.
Permite reducir el costo total del sistema.
Reduce los costos de creación de software.
Mejora la compactación de código.
Facilita la depuración de errores.