¿Qué es una Arquitectura?
Cuando decimos arquitectura se nos viene a la mente unos bonitos
edificios, en realidad en el mundo de la electrónica e informática nos
referimos al diseño de los circuitos integrados, a todo lo que tiene adentro y
todo lo que no tiene, y la manera en que estos elementos trabajan juntos.
Estos elementos interaccionan de manera que puedas trabajar en archivos,
sin siquiera pensar en si el ruido que hace es del ventilador o de alguna cosa
mágica que se mueve por dentro. Hablábamos del CPU como un microprocesador ya
que, como su nombre lo indica (Central Processing Unit), es la unidad que
procesa la información dentro de una computadora.
Arquitectura Von Neumann.
Comencemos con Neumann, El modelo de computador más difundido es el conocido como “modelo Von Neumann”, fue el, quien en 1945 postuló el esquema que siguen hoy en día la mayor parte de los computadores (con modificaciones y mucho más evolucionado). El modelo es una evolución de máquina analítica propuesta por Charles Babbage en 1834, donde los programas se introducían cableando “manualmente” las conexiones entre las distintas partes del computador, ofreciendo muy poca flexibilidad.
La idea de Von Neumann era conectar permanentemente las unidades de la computadora, de modo que todo el computador estuviera
coordinado por un control central.
Para evitar tener que cablear las unidades cada vez que se quería ejecutar un
nuevo programa, entonces se ideó un
método donde las instrucciones que
forman los programas como los datos que utilizan éstos se almacenaran en una memoria.
Arquitectura y Organización.
La base de
funcionamiento de esta computadora consiste en la extracción sucesiva de
instrucciones de la memoria, interpretación de las mismas, extracción de
memoria de los operandos implicados en la operación, envío a una unidad
encargada de realizar las operaciones y cálculo del resultado. La mayor parte
de las instrucciones que forman los programas son instrucciones muy
sencillas (como sumas, restas u
operaciones lógicas) que agrupadas permiten realizar tareas más complejas como
las realizadas por los programas de hoy en día.
“Arquitectura
Von Neumann”
¿Sabías qué…?
“Según Wikipedia” Los primeros ordenadores que se
construyeron tenían unas dimensiones enormes... Por ejemplo, el ordenador ENIAC
(construido en 1946) ocupaba 167 m2 y consumía tanta energía que
cuando se encendía la ciudad donde estaba ubicada sufría apagones.
Arquitectura Harvard.
Bueno
lo primero que se nos ocurre, o por lómenos a mí que esta arquitectura proviene
de la universidad de Harvard o tiene algo que ver con dicha universidad pero
originalmente la arquitectura Harvard hacía
referencia a las arquitecturas de computadoras que utilizaban
dispositivos de almacenamiento físicamente separados para las instrucciones y
para los datos, el termino proviene de la computadora Harvard Mark I que almacenaba las instrucciones en cintas
perforadas y los datos en interruptores.
“Arquitectura Harvard”
La particularidad de la arquitectura Harvard es que
las instrucciones y los datos se almacenan en caches separadas para mejorar el
rendimiento. Por otro lado, tiene el inconveniente de tener que dividir la
cantidad de cache entre los dos, por lo que funciona mejor solo cuando la
frecuencia de instrucciones y de datos es aproximadamente la misma. Esta
arquitectura suele utilizarse en procesadores de señales digitales, también son
habitualmente usados en productos para procesamiento de audio y video.
¿Cuál será la mejor?
Bueno, la comparación que hay entre las
arquitecturas Harvard y Neumann es que organizan funciones de los ordenadores
las cuales son capaces de leer y escribir, pero la gran diferencia es que la
arquitectura Harvard organiza, pero emplea dos memorias separadas. ¿A qué me
refiero? Es decir el programa está en una memoria y los datos están en otra
memoria totalmente independiente. En la arquitectura Von Neumann se produce una
cierta ralentización en la CPU debido a que instrucciones desde la memoria
juntos con los datos deben pasar por un único canal llamado el bus de memoria,
por cierto a este efecto se le denomina el cuello de botella de Neumann.
Mientras que en la arquitectura Harvard puede evitarlo de cierto modo, pero su
mayor complejidad solo compensa cuando el flujo de instrucciones y de datos es
más o menos el mismo, por eso no es ampliamente utilizado en ordenadores de
propósito general, sin embargo si se utiliza en algunos casos para construir
procesadores de señal. Personalmente creo que no existe la mejor arquitectura,
ambas cumplen un propósito en específico muy parecido, pero al final de cuentas
todo va depender del uso que le queramos dar con sus respectivas
características
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