arquitecturas de computadoras (sistemas de procesamiento de datos)

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arquitecturas de computadoras (sistemas de procesamiento de datos)

Mensaje por juan_pablo el Dom Mayo 30, 2010 5:50 pm

bueno acá les dejo una breve reseña de las arquitecturas mas notables:

Arquitectura Von Neumann o tradicional

La arquitectura de von Neumann es una familia de arquitecturas de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos (a diferencia de la arquitectura Harvard).
La mayoría de computadoras modernas están basadas en esta arquitectura, aunque pueden incluir otros dispositivos adicionales, (por ejemplo, para gestionar las interrupciones de dispositivos externos como ratón, teclado, etc).

Los ordenadores con esta arquitectura constan de cinco partes: La unidad aritmético-lógica o ALU, la unidad de control, la memoria, un dispositivo de entrada/salida y el bus de datos que proporciona un medio de transporte de los datos entre las distintas partes.
Un ordenador con esta arquitectura realiza o emula los siguientes pasos secuencialmente:
Enciende el ordenador y obtiene la siguiente instrucción desde la memoria en la dirección indicada por el contador de programa y la guarda en el registro de instrucción.
Aumenta el contador de programa en la longitud de la instrucción para apuntar a la siguiente.
Decodifica la instrucción mediante la unidad de control. Ésta se encarga de coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar una función determinada.
Se ejecuta la instrucción. Ésta puede cambiar el valor del contador del programa, permitiendo así operaciones repetitivas. El contador puede cambiar también cuando se cumpla una cierta condición aritmética, haciendo que el ordenador pueda 'tomar decisiones', que pueden alcanzar cualquier grado de complejidad, mediante la aritmética y lógica anteriores.
Vuelve al paso 1.
Embotellamiento de Von Neumann
La separación entre la CPU y la memoria lleva al embotellamiento de Von Neumann, al rendimiento de procesamiento limitado (tarifa de transferencia de datos) entre la CPU y a la memoria comparada a la cantidad de memoria. En la mayoría de las computadoras modernas, el rendimiento de procesamiento es mucho más pequeño que la tarifa en la cual la CPU puede trabajar. Esto limita seriamente la velocidad del proceso eficaz cuando la CPU se requiere para realizar el proceso mínimo en grandes cantidades de datos. La CPU es forzada continuamente para esperar los datos necesarios que se transferirán desde o hacia memoria. Desde la CPU el tamaño de la velocidad y de la memoria ha aumentado mucho más rápidamente que el rendimiento de procesamiento entre ellos, el embotellamiento se ha convertido en más de un problema. El término “embotellamiento de Von Neumann” fue acuñado por Juan Backus en su conferencia de la concesión de 1977 ACM Turing. Según Backus: Seguramente debe haber una manera menos primitiva de realizar cambios grandes en el almacén que empujando los grandes números de palabras hacia adelante y hacia atrás a través del embotellamiento de Von Neumann. El problema de funcionamiento es reducido por un cache entre la CPU y el de memoria principal, y por el desarrollo de los algoritmos del calculador de la rama. Está menos claro que el embotellamiento intelectual que Backus ha criticado ha cambiado mucho desde 1977. La solución propuesta de Backus no ha tenido una influencia importante. La programación funcional moderna y la programación orientada a objetos se engranan mucho menos hacia “empujar los grandes números de palabras hacia adelante y hacia atrás” que los anteriores lenguajes como era el FORTRAN.



otro tipo de grafico de von neumann ke nos servira parara comparar con harvard
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Arquitectura "Harvard"

Originalmente, el término Arquitectura Harvard hacía referencia a las arquitecturas de computadoras que utilizaban dispositivos de almacenamiento físicamente separados para las instrucciones y para los datos (en oposición a la Arquitectura de von Neumann). El término proviene de la computadora Harvard Mark I, que almacenaba las instrucciones en cintas perforadas y los datos en interruptores.
Todas las computadoras constan principalmente de dos partes, la CPU que procesa los datos, y la memoria que guarda los datos. Cuando hablamos de memoria manejamos dos parámetros, los datos en sí, y el lugar donde se encuentran almacenados (o dirección). Los dos son importantes para la CPU, pues muchas instrucciones frecuentes se traducen a algo así como "coge los datos de ésta dirección y añádelos a los datos de ésta otra dirección", sin saber en realidad qué es lo que contienen los datos.
En los últimos años la velocidad de las CPUs ha aumentado mucho en comparación a la de las memorias con las que trabaja, así que se debe poner mucha atención en reducir el número de veces que se accede a ella para mantener el rendimiento. Si, por ejemplo, cada instrucción ejecutada en la CPU requiere un acceso a la memoria, no se gana nada incrementando la velocidad de la CPU (este problema es conocido como limitación de memoria).
Se puede fabricar memoria mucho más rápida, pero a costa de un precio muy alto. La solución, por tanto, es proporcionar una pequeña cantidad de memoria muy rápida conocida con el nombre de memoria caché. Mientras los datos que necesita el procesador estén en la caché, el rendimiento será mucho mayor que si la caché tiene que obtener primero los datos de la memoria principal. La optimización de la caché es un tema muy importante de cara al diseño de computadoras.
La arquitectura Harvard ofrece una solución particular a este problema. Las instrucciones y los datos se almacenan en cachés separadas para mejorar el rendimiento. Por otro lado, tiene el inconveniente de tener que dividir la cantidad de caché entre los dos, por lo que funciona mejor sólo cuando la frecuencia de lectura de instrucciones y de datos es aproximadamente la misma. Esta arquitectura suele utilizarse en DSPs, o procesador de señal digital, usados habitualmente en productos para procesamiento de audio y video.



arquitectura harvard

bibliografia: es.wikipedia.org y sitios varios de la web
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Re: arquitecturas de computadoras (sistemas de procesamiento de datos)

Mensaje por juan_pablo el Dom Mayo 30, 2010 6:18 pm

basicamente la diferencia es ke la arquitectura von neumann utiliza un bus de sistema para las instrucciones y para los datos mientras que la harvard usa buses diferente: uno para las instrucciones y otro para los datos, evitando que se forme un cuello de botella dado que el bus de datos es mas lento ya que interactua con la memoria ram
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