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Arquitectura de computadoras hardware rmware ensamblador kernel S.O. y aplicaciones Una visión típica de una arquitectura de computadora co- mo una serie de capas de abstracción: hardware, firmware, ensamblador, kernel, sistema operativo y aplicaciones. La arquitectura de computadoras es el diseño concep- tual y la estructura operacional fundamental de un siste- ma de computadora. Es decir, es un modelo y una des- cripción funcional de los requerimientos y las implemen- taciones 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 di- recciones de memoria. También suele definirse como la forma de seleccionar e interconectar componentes de hardware para crear computadoras según los requerimientos de funcionali- dad, rendimiento y costo. El ordenador recibe y envía la información a través de los periféricos por medio de los canales. La UCP es la encar- gada de procesar la información que le llega al ordenador. El intercambio de información se tiene que hacer con los periféricos y la UCP. Todas aquellas unidades de un sis- tema exceptuando la UCP se denomina periférico, por lo que el ordenador tiene dos partes bien diferenciadas, que son: la UCP (encargada de ejecutar programas y que está compuesta por la memoria principal, la Unidad aritméti- co lógica (UAL) y la Unidad de Control) y los periféricos (que pueden ser de entrada, salida, entrada-salida y co- municaciones). 1 Introducción La implantación de instrucciones es similar al uso de una serie de desmontaje en una fábrica de manufacturación. En las cadenas de montaje, el producto pasa a través de muchas etapas de producción antes de te- ner el producto desarmado. Cada etapa o segmento de la cadena está especializada en un área específica de la línea de producción y lleva a cabo siempre la misma actividad. Esta tecnología es aplicada en el diseño de procesadores eficientes. A estos procesadores se les conoce como pipeline proces- sors. Estos están compuestos por una lista de segmentos lineales y secuenciales en donde cada segmento lleva a ca- bo una tarea o un grupo de tareas computacionales. Los datos que provienen del exterior se introducen en el sis- tema para ser procesados. La computadora realiza opera- ciones con los datos que tiene almacenados en memoria, produce nuevos datos o información para uso externo. Las arquitecturas y los conjuntos de instrucciones se pue- den clasificar considerando los siguientes aspectos: Almacenamiento de operativos en la UPC: dónde se ubican los operadores aparte de la substractora informativa (SI) Número de operandos explícitos por instrucción: cuántos operandos se expresan en forma explícita en una instrucción típica. Normalmente son 0, 1, 2 y 3. Posición del operando: ¿Puede cualquier operando estar en memoria?, o deben estar algunos o todos en los registros internos de la UPC. Cómo se especifica la dirección de memoria (modos de direccionamien- to disponibles). Operaciones: Qué operaciones están disponibles en el conjunto de instrucciones. Tipo y tamaño de operandos y cómo se especifican. 1

Arquitectura de Computadoras

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  • Arquitectura de computadoras

    hardware

    rmwareensamblador

    kernel

    S.O. yaplicaciones

    Una visin tpica de una arquitectura de computadora co-mo una serie de capas de abstraccin: hardware, rmware,ensamblador, kernel, sistema operativo y aplicaciones.

    La arquitectura de computadoras es el diseo concep-tual y la estructura operacional fundamental de un siste-ma de computadora. Es decir, es un modelo y una des-cripcin funcional de los requerimientos y las implemen-taciones de diseo para varias partes de una computadora,con especial inters en la forma en que la unidad centralde proceso (cpu) trabaja internamente y accede a las di-recciones de memoria.Tambin suele denirse como la forma de seleccionare interconectar componentes de hardware para crearcomputadoras segn los requerimientos de funcionali-dad, rendimiento y costo.El ordenador recibe y enva la informacin a travs de losperifricos por medio de los canales. La UCP es la encar-gada de procesar la informacin que le llega al ordenador.El intercambio de informacin se tiene que hacer con losperifricos y la UCP. Todas aquellas unidades de un sis-tema exceptuando la UCP se denomina perifrico, por loque el ordenador tiene dos partes bien diferenciadas, queson: la UCP (encargada de ejecutar programas y que est

    compuesta por la memoria principal, la Unidad aritmti-co lgica (UAL) y la Unidad de Control) y los perifricos(que pueden ser de entrada, salida, entrada-salida y co-municaciones).

    1 IntroduccinLa implantacin de instrucciones es similar aluso de una serie de desmontaje en una fbrica demanufacturacin. En las cadenas de montaje, el productopasa a travs de muchas etapas de produccin antes de te-ner el producto desarmado. Cada etapa o segmento de lacadena est especializada en un rea especca de la lneade produccin y lleva a cabo siempre la misma actividad.Esta tecnologa es aplicada en el diseo de procesadoresecientes.A estos procesadores se les conoce como pipeline proces-sors. Estos estn compuestos por una lista de segmentoslineales y secuenciales en donde cada segmento lleva a ca-bo una tarea o un grupo de tareas computacionales. Losdatos que provienen del exterior se introducen en el sis-tema para ser procesados. La computadora realiza opera-ciones con los datos que tiene almacenados en memoria,produce nuevos datos o informacin para uso externo.Las arquitecturas y los conjuntos de instrucciones se pue-den clasicar considerando los siguientes aspectos:

    Almacenamiento de operativos en la UPC: dndese ubican los operadores aparte de la substractorainformativa (SI)

    Nmero de operandos explcitos por instruccin:cuntos operandos se expresan en forma explcitaen una instruccin tpica. Normalmente son 0, 1, 2y 3.

    Posicin del operando: Puede cualquier operandoestar en memoria?, o deben estar algunos o todos enlos registros internos de la UPC. Cmo se especicala direccin de memoria (modos de direccionamien-to disponibles).

    Operaciones: Qu operaciones estn disponibles enel conjunto de instrucciones.

    Tipo y tamao de operandos y cmo se especican.

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  • 2 4 ENLACES EXTERNOS

    2 Almacenamiento de operandosen la CPU

    La diferencia bsica est en el almacenamiento interno dela CPU.Las principales alternativas son:

    Acumulador. Conjunto de registros. Memoria

    Pero antes hay que tomar en cuenta que la informacionesprocesadas son de suma importancia.Caractersticas: En una arquitectura de acumulador unoperando est implcitamente en el acumulador siempreleyendo e ingresando datos. (Ej.: calculadora Standard -estndar-)En la arquitectura de pila no es necesario nombrar a losoperandos ya que estos se encuentran en el tope de la pila.(Ej.: calculadora de pila HP)La Arquitectura de registros tiene slo operandos expl-citos (es aquel que se nombra) en registros o memoria.

    2.1 Ventajas de las arquitecturas Pila: Modelo sencillo para evaluacin de expresio-nes (notacin polaca inversa). Instrucciones cortaspueden dar una buena densidad de cdigo.

    Acumulador: Instrucciones cortas. Minimiza esta-dos internos de la mquina (unidad de control sen-cilla).

    Registro: Modelo ms general para el cdigo de ins-trucciones parecidas. Automatiza generacin de c-digo y la reutilizacin de operandos. Reduce el tr-co a memoria. Una computadora actualmente tienecomo estndar 32 registros. El acceso a los datos esms rpido, y veloz.

    2.2 Desventajas de las arquitecturas Pila: A una pila no se puede acceder aleatoriamente.Esta limitacin hace difcil generar cdigo eciente.Tambin diculta una implementacin eciente, yaque la pila llega a ser un cuello de botella es decirque existe dicultad para la transferencia de datosen su velocidad mk.

    Acumulador: Como el acumulador es solamente al-macenamiento temporal, el trco de memoria es elms alto en esta aproximacin.

    Registro: Todos los operadores deben ser nombra-dos, conduciendo a instrucciones ms largas.

    3 Vase tambin Computadora Arquitectura de CPU Arquitectura de von Neumann Arquitectura Harvard Mantenimiento preventivo 32 bits 64 bits

    4 Enlaces externos Pgina de arquitectura de computadores Universidad Politcnica de Catalua, Departamentode Arquitectura de computadores

    Arquitectura de von Neumann Arquitectura de 32 o 64 bits en Windows

  • 35 Texto e imgenes de origen, colaboradores y licencias5.1 Texto

    Arquitectura de computadoras Fuente: http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_computadoras?oldid=82637510 Colaboradores:Moriel, Frutoseco, Sauron, Vanbasten 23, Javier Carro, Triku, Jynus, Sms, Davidnr, Murphy era un optimista, Enric Naval, Dianai,Mandramas, Porao, Taichi, Rembiapo pohyiete (bot), Johnbojaen, RobotQuistnix, Platonides, Alhen, Chobot, Yrbot, BOTijo, YurikBot,Olea, GermanX, Gaijin, KnightRider, Eskimbot, Baneld, Morza, Lancaster, Folkvanger, CEM-bot, Laura Fiorucci, Eamezaga, Gafotas,Thijs!bot, PabloCastellano, Bot que revierte, Herraiz, Mpeinadopa, JAnDbot, Death Master, Satin, Amanuense, TottyBot, AlnoktaBOT,VolkovBot, Technopat, Josell2, Matdrodes, Shooke, AlleborgoBot, J.M.Domingo, SieBot, Mushii, PaintBot, Loveless, Ezeperez26, El botde la dieta, Mafores, Javierito92, Marcecoro, HUB, StarBOT, Nicop, Tosin2627, Botelln, EdgarGSX, Leonpolanco, Alejandrocaro35,LordT, Poco a poco, BodhisattvaBot, Raulshc, Aipni-Lovrij, AVBOT, David0811, Gabriel Fernando Rosso R., Diegusjaimes, Arjuno3,Saloca, Luckas-bot, Amirobot, 16dst0113m, Roinpa, FariBOT, SuperBraulio13, Ortisa, Jkbw, Ricardogpn, Igna, Misocroft, Delgadorandy,PatruBOT, Green Tea Writer, Foundling, EmausBot, Savh, Sergio Andres Segovia, Africanus, Rubpe19, El Ayudante, MadriCR, Aldeiv,WikitanvirBot, CocuBot, Antonorsi, MerlIwBot, JABO, Deivis, AvocatoBot, Jmojeda217, Acratta, DarafshBot, DanielithoMoya, Helmyoved, Syum90, Manuel catao, Addbot, Nahuel9m, Fricki13, Lagoset, AbecedarioABC, Kepa98 y Annimos: 149

    5.2 Imgenes Archivo:Computer_abstraction_layers-es.svg Fuente: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/c/c5/Computer_abstraction_

    layers-es.svg Licencia: CC-BY-SA-3.0 Colaboradores: Own work. Based on Image:Computer abstraction layers.PNG Artista original: ?

    5.3 Licencia de contenido Creative Commons Attribution-Share Alike 3.0

    Introduccin Almacenamiento de operandos en la CPU Ventajas de las arquitecturas Desventajas de las arquitecturas

    Vase tambin Enlaces externos Texto e imgenes de origen, colaboradores y licenciasTextoImgenesLicencia de contenido