La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental
de un sistema que conforma una 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.
CLASIFICACIÓN
Procesador
Es el cerebro del sistema, encargado de procesar todos los datos e informaciones. A pesar de que es
un dispositivo muy sofisticado no puede llegar a hacer nada por sí solo. Para hacer funcionar a este
necesitamos algunos componentes más como lo son memorias, unidades de disco, dispositivos de
entrada/salida y los programas.
1.Nivel de Componente. Los elementos de este nivel son difusiones de
impurezas tipo P y de tipo N en silicio, polisilicio cristalino y difusiones de
metal que sirven para construir los transistores.
2. Nivel Electrónico. Los componentes son transistores,
resistencias, condensadores y diodos construidos con las
difusiones del nivel anterior.
3. Nivel Digital. Se describe mediante unos y ceros son
las puertas lógicas, biestables y otros módulos tanto
combinacionales como secuenciales.
4. Nivel RTL. El nivel de transferencia
de registros RTL será el preferido para
la descripción de los computadores.
5. Nivel PMS. Este nivel es el más
alto de la jerarquía. Las siglas PMS
provienen del ingles Processor
Memory Switch.
Arquitectura Clásica de un Computador Modelo Von Neumann
la arquitectura Von Neumann tiene sus orígenes en el trabajo del matemático John Von Neumann
desarrollado con John Mauchly y John P. Eckert y divulgado en 1945 en la Moore School de la
Universidad de Pensilvania, Estados Unidos, en el que se presentaba e EDVAC ( Electronic Discrete
Variable Automatic Computer). De aquí surgió la arquitectura del programa almacena en memoria y
búsqueda/ejecución secuencial de instrucciones. En términos generales una computadora tiene que
realizar 3 funciones: ü Procesamiento de Datos ü Almacenamiento de Datos ü Transferencia de Dato
CPU (por el acrónimo en inglés de central processing unit) : La unidad central de proceso es el
corazón del computador. Controla el flujo de datos, los procesa, y gobierna el secuenciamiento de las
acciones en todo el sistema.
Memoria: es la responsable del almacenamiento de datos.
Entrada/Salida: transfiere datos entre el entorno exterior y el computador.
Sistema de interconexión: Buses; es el mecanismo que permite el flujo de datos entre la CPU, la
memoria y los módulos de entrada/salida.
Periféricos: estos dispositivos son los que permiten la entrada de datos al computador, y la salida de
información una vez procesada.
Unidad Central de Procesamiento
Controla el funcionamiento de los elementos de un computador. Desde que el sistema es
alimentado por una corriente, este no deja de procesar información hasta que se corta dicha
alimentación.
Unidad de Control (UC): La unidad de control se encarga de leer de la memoria las instrucciones que
debe de ejecutar y de secuenciar el acceso a los datos y operaciones a realizar por la unidad de
proceso.
Registros Internos: el almacenamiento de los resultados a la ejecución de las instrucciones en la
memoria principal podría ser lento y excesivamente tendría muchos datos en el sistema de
interconexión con la memoria, con lo que el rendimiento bajaría.
1. Contador de programa.- se encarga de almacenar la dirección de la siguiente instrucción a
ejecutar. 2. Registro de Instrucción.- se almacena la instrucción capturado en memoria y la que se
está ejecutando. 3. Registro de Estado.- compuesto por una serie de bits que informan el resultado
obtenido en la última operación de la ALU. 4. Registro Acumulador.- algunos CPU’s realizan
operaciones aritméticas en un registro llamado acumulador, su función es la de almacenar los
resultados de las operaciones aritméticas y lógicas.
Memoria
En la memoria se almacena el
programa y los datos que va a
ejecutar el CPU. Las instrucciones
son códigos binarios
interpretados por la unidad de
control, los datos de igual manera
se almacenan de forma binaria.
Periféricos.
Se entenderán todos aquellos dispositivos
que son necesarios para suministrar datos
a la computadora o visualizar los
resultados.
Entrada/Salida
Como sabemos una computadora tiene
dispositivos de entrada y salida como son los
que contiene el gabinete, disco duro, placa
madre, unidades de CD o DVD, etc.
Sistema de Interconexión: Buses.
La conexión de los diversos componentes de una computadora, tales como
discos duros, tarjetas madres, unidades de CD, teclados, ratones, etc. se
efectúan a través de los buses. Un bus se define como un enlace de
comunicación compartido que usa múltiples cables para conectar
subsistemas.
Buses de datos: es el que se utiliza para transmitir datos entre los diferentes dispositivos del
computador. · Buses de Direcciones: sirve para indicar la posición del dato que se requiere acceder. ·
Bus de Control: sirven para seleccionar al emisor y al receptor en una transacción del bus. · Bus de
alimentación: sirve para proporcionar a los dispositivos voltajes distintos.