Modelos de arquitectura de cómputo

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Modelos de arquitectura de cómputo por Mind Map: Modelos de arquitectura de cómputo

1. Arquitectura de multiprocesamiento

1.1. A los multiprocesadores también se les llama sistemas de memoria compartida y dependiendo de la forma en que los procesadores comparten la memoria existe una subdivisión de ellos

1.1.1. El multiprocesamiento ofrece un aumento en la productividad al permitir la ejecución de diferentes procesos sobre diferentes procesadores

1.2. UMA

1.2.1. Todos los accesos a memoria tardan el mismo tiempo. La memoria aunque esta compartida esta dividida en módulos a los que se accede a través de una red de interconexion basada en switches y para conseguir esta uniformidad de acceso, se tiene que aumentar el tiempo de los accesos rápidos

1.3. NUMA(DSM)

1.3.1. Los accesos a memorias pueden tener tiempos distintos. La memoria también está compartida pero los módulos de memoria están distribuidos entre los diferentes procesadores con el objetivo de reducir la contención de acceso a memoria .Las arquitecturas numa ayudan a ocultar la diferencia de tiempo entre accesos locales y remotos esto dependerá de la localidad de datos que se explote y las capacidades caches

1.4. COMA

1.4.1. Cache memory only access. . La memoria local a cada procesador se convierte en parte de una memoria caché grande. En este tipo de arquitecturas, las páginas de memoria desaparecen y todos los datos se tratan como líneas de caché

2. Arquitectura de Harvard

2.1. La organización del computador según el modelo de Harvard

2.1.1. Se distingue de otro modelo

2.1.1.1. El modelo de Von Neumann

2.1.1.1.1. En ciertas características las cuales son: División de la memoria en una memoria de instrucciones y una memoria de datos, donde la memoria puede acceder de manera separada y simultáneamente a las dos memorias.

2.2. Arquitectura

2.2.1. Procesador

2.2.1.1. Direcciones de datos

2.2.1.1.1. Memoria de datos

2.2.1.2. Datos

2.2.2. Direcciones de instrucciones

2.2.2.1. Memoria de instrucciones

2.2.3. Instrucciones

2.3. Los microcontroladores y Los procesadores de señales digitales ( DSP)

2.3.1. Son dos tipos de computadores que utilizan arquitectura

2.3.2. Microcontrolador

2.3.2.1. Es un circuito integrado de dimensiones reducidas que se pueden montar en el mismo dispositivo que ha de controlar

2.3.2.1.1. Microcontrolador Incrustrado

2.3.2.2. Campos de aplicación

2.3.2.2.1. Telecomunicaciones, productos de gran consumo, automoción, informática y en la industria.

2.3.3. DSP

2.3.3.1. Es un dispositivo capas de procesar en tiempo real señales procedentes de diferentes fuentes.

2.3.3.1.1. Ejemplo: el monitor, la impresora y los parlantes.

2.3.3.1.2. Dispone de un procesador de gran potencia de calculo preparado para tratar señales de tiempo real y puede hacer señales aritméticas a gran velocidad.

2.3.3.1.3. Implementan muchas operaciones por hardware que otros procesadores hacer por software. e incorporan habitualmente unidades especificas para realizar sumas y productos.

2.3.3.1.4. Están diseñados para que sean escalables y para trabajar en paralelo con otros DSP.

2.3.3.1.5. Aplicaciones Concretos

2.4. Bloques de la arquitectura Harvard

2.4.1. Memoria de diagrama

2.4.1.1. Bus de programa

2.4.1.1.1. Procesador: Unidad de control, ALU, registros.

3. Arquitectura Clásicas

3.1. Estas arquitecturas se desarrollan en las primeras computadoras electromecánicas. Son la base de la mayoría de las arquitecturas modernas.

3.2. Arquitectura Mauchly –Eckert

3.2.1. Fue diseñado por Jhon Von Newman

3.2.2. • Dispositivos de entrada:

3.2.2.1. Le permite comunicarse con una computadora. Ingresan información y emiten comandos.

3.2.2.1.1. Ejemplos: el teclado, mouse y joystick.

3.2.3. • Dispositivos de salida:

3.2.3.1. Le permite a la computadora comunicarse con usted. Muestran la información en una pantalla, crean copias impresas y algunos sonidos.

3.2.4. • Procesador:

3.2.4.1. Unidad central de proceso (CPU), el chip principal de una computadora. Procesa instrucciones, realiza cálculos y administra el flujo de información.

3.2.4.1.1. Se comunica con los dispositivos de entrada y salida y almacenamiento.

3.2.5. • Almacenamiento:

3.2.5.1. Se utiliza para colocar información en medios de almacenamiento.

3.2.5.1.1. Ejemplos: La unidades de disco duro, disquets, cd-rom grabable, cintas y dvd-rom.

3.2.5.1.2. 3.- La ejecución de las instrucciones se procede de manera secuencial

3.2.6. Se basa en tres propiedades

3.2.6.1. 1.- Hay un único espacio de memoria de lectura y escritura, que contiene las instrucciones y los datos o a instrucciones.

3.2.6.2. 2.- El contenido de la memoria es accesible por posición, independientemente de que se acceda a datos o instrucciones.

3.2.7. Esta arquitectura fue utilizada en la computadora ENIAC.

3.2.8. Consiste en una unidad central de proceso que se comunica a través de un solo bus con un banco de memoria en donde se almacenan tanto los códigos de instrucciones del programa, como los datos que serán procesados en este.

3.2.8.1. Esta arquitectura es la mas usada en la actualidad ya que es versátil

3.2.8.1.1. Un ejemplo de esta versatilidad es el funcionamiento de los compiladores

3.2.9. La principal desventaja de esta arquitectura, es el bus de datos y direcciones único, se convierte en el cuello de botella por el cual debe pasar toda la información, que se lee o escriba en la memoria.

3.2.9.1. Esto limita el grado de paralelismo y el desempeño de la computadora

3.2.9.1.1. Este efecto se conoce, como el cuello de botella de Von Newman

3.2.10. Su principal ventaja es el ahorro de líneas de entrada-salida pero esto supone una disminución de velocidad con la que se realizan los procesos.

4. Arquitectura segmemtadas

4.1. Las arquitecturas segmentadas o con segmentación del cauce buscan mejorar el desempeño realizando tareas de forma paralela.

4.1.1. La generalidades son:

4.1.1.1. ●Un ciclo de instrucciones es el periodo que tarda la unidad central de procesos (CPU) en ejecutar una instrucción de lenguaje máquina ● 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 instrucciones

4.1.2. Segmentación de pipelining

4.1.2.1. Es una tècnica de implementación por la cual se solapa la ejecución de múltiples instrucciones. esta es una técnica de implementaciòn clave utilizada para hacer las CPU rápidas

5. Tipos de computadoras (Taxonomía de Flyn)

5.1. SISD

5.1.1. Son las máquinas con uni- procesador o un monoprocesador tradicionales La CPU procesa únicamente una instrucción por cada ciclo de reloj

5.2. SIMD

5.2.1. Sistemas vectoriales en los que una instrucción pueda operar sobre diferentes datos en diferentes procesadores. Todas las unidades ejecutan en la misma instrucción sincronizadamente, pero con datos distintos

5.3. MISD

5.3.1. En este esquema múltiples instrucciones operan sobre un mismo dato. Ese tipo se usa en situaciones de paralelismo redundante

5.4. MIMD

5.4.1. Varios procesadores autónomos que ejecutan simultáneamente instrucciones diferentes sobre datos diferentes, explotando el único espacio compartido de memoria a uno distribuido