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Modelos de arquitecturas de computo

Modelos de arquitecturas * Clásicas *Segmentadas *Multiprocesamiento
by

Dulce Maria Velazco Gutierrez

on 5 September 2012

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Transcript of Modelos de arquitecturas de computo

ARQUITECTURAS DE COMPUTO Clásicas Segmentadas De multiprocesamiento Se desarrolla en las primeras computadoras electromecánicas y de tubos de vacío. Son las bases de la arquitectura moderna Arquitectura Mauchly-Eckert (Von Newman) 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 instrucción del programa, como los datos que serán procesados por este. Arquitectura Harvard Ejemplo de esta versatilidad es el funcionamiento de los compiladores, los cuales son programas que toman como entrada un archivo de texto conteniendo código fuente y generan como datos de salida, el código maquina que corresponde a dicho código fuente DESVENTAJA La principal desventaja de esta arquitectura, es que el bus de datos y direcciones único se convierte en un cuello de botella por el cual debe pasar toda la información que se lee o se escribe a la memoria,obligando a que todos los accesos a esta sean secuenciales. Esto limita el grado de paralelismo(acciones que se pueden realizar al mismo tiempo) y por lo tanto, el desempeño de la computadora.
Este efecto se conoce como el cuello de botella de Von Newman Esta arquitectura surgió en la universidad del mismo nombre, poco después de que la arquitectura VonNewman apareciera en la universidad de Princeton.
El programa se almacena como un código numérico en la memoria, pero no en el mismo espacio dememoria ni en el mismo formato que los datos. El hecho de tener un bus separado para el programa y otro para los datos permite que se lea el código
de operación de una instrucción, al mismo tiempo se lee de la memoria de datos los operados de la
instrucción previa. Así se evita el problema del cuello de botella de Von Newman y se obtiene un mejor
desempeño. . Las arquitecturas segmentadas o con segmentación del cauce buscan mejorar el desempeño realizando paralelamente varias etapas del ciclo de instrucción al mismo tiempo.
El procesador se divide en varias unidades funcionales independientes y se dividen entre ellas el procesamiento de las instrucciones. Para comprender mejor esto, supongamos que un procesador simple tiene un ciclo de instrucción sencillo consistente solamente en una etapa de búsqueda del código de instrucción y en otra etapa de ejecución de la instrucción. En un procesador sin segmentación del cauce, las dos etapas se realizarían de manera secuencial para cada una de las instrucciones. En un procesador con segmentación del cause, cada una de estas etapas se asigna a una unidad funcional diferente, la búsqueda a la unidad de búsqueda y la ejecución a la unidad de ejecución. Estas unidades pueden trabajar en forma paralela en instrucciones diferentes. Estas unidades se comunican por medio de una cola de instrucciones en la que la unidad de búsqueda coloca los códigos de instrucción que leyó para que la unidad de ejecución los tome de la cola y los ejecute. Esta cola se parece a un tubo donde las instrucciones entran por un extremo y salen por el otro. De esta analogía proviene el nombre en ingles: Pipelining o entubamiento. En general se divide al procesador segmentado en una unidad independiente por cada etapa del ciclo de instrucción. Completando el ejemplo anterior, en un procesador con segmentación, la unidad de búsqueda comenzaría buscando el código de la primera instrucción en el primer ciclo de reloj. Durante el segundo ciclo de reloj, la unidad de búsqueda obtendría el código de la instrucción 2, mientras que la unidad de ejecución ejecuta la instrucción 1 y así sucesivamente. Búsqueda y ejecución en secuencia de tres instrucciones en un procesador con segmentación de cause. Cuando se desea incrementar el desempeño más aya de lo que permite la técnica de segmentación del cauce, se requiere utilizar más de un procesador para la ejecución del programa de aplicación. Las CPU de multiprocesamiento se clasifican de la siguiente manera:
SISO – (Single Instruction, Single Operand ) computadoras independientes
SIMO – (Single Instruction, Multiple Operand ) procesadores vectoriales
MISO – (Multiple Instruction, Single Operand ) No implementado
MIMO – (Multiple Instruction, Multiple Operand ) sistemas SMP, Clusters Procesadores vectoriales – Son computadoras pensadas para aplicar un mismo algoritmo numérico a una serie de datos matriciales, en especial en la simulación de sistemas físicos complejos, tales comosimuladores para predecir el clima, explosiones atómicas, reacciones químicas complejas, etc., dondelos datos son representados como grandes números de datos en forma matricial sobre los que se deben de aplicar el mismo algoritmo numérico. En los sistemas SMP (Simetric Multiprocesesors), varios procesadores comparten la misma memoriaprincipal y periféricos de I/O, Normalmente conectados por un bus común. Se conocen comosimétricos, ya que ningún procesador toma el papel de maestro y los demás de esclavos, sino que todostienen derechos similares en cuanto al acceso a la memoria y periféricos y ambos son administrados porel sistema operativo. Los Clusters son conjuntos de computadoras independientes conectadas en una red de área local o por un bus de interconexión y que trabajan cooperativamente para resolver un problema. Es clave en su funcionamiento contar con un sistema operativo y programas de aplicación capaces de distribuir el trabajo entre las computadoras de la red.
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