Arquitectura de Computadoras

Definición

Son los atributos de un sistema que son visibles para un programador, es decir aquellos atributos que impactan directamente en la ejecución lógica de un programa.

Aspectos principales

•Almacenamiento

•Procesamiento

Componentes

•Unidad Central de Procesamiento (CPU) •Memoria Principal

•Periféricos de E/S

•Sistema de Interconexión

•Unidad de Control

•Unidad Aritmético Lógica

•Registros

•Interconexiones CPU

Arquitectura CISC

Introducción

Un procesador CISC tiene un conjunto de instrucciones enriquecido con gran variedad e instrucciones e instrucciones complejas, en un esfuerzo de simplificar los compiladores y mejorara las prestaciones.

Se oriento a fabricar computadoras que ahorraran espacio de memoria, lo que como puede verse no ocurrió, los procesadores CISC tienen una gran cantidad de memoria

Características

*Enorme cantidad de instrucciones, de 100 a 250

*Especialización de las instrucciones que no se usan con mucha frecuencia

*Muchos modos de direccionamiento de 5 a 20 modos diferentes

*Formato de instrucciones de extensión variables

*Instrucciones para la manipulación de la memoria

Propósito Funcional

•Realizar un control micro programado de las instrucciones

•Facilitar el uso de software de programación, en especial compiladores

•Disminuir el costo total del software y del sistema en general

•“Responsabilizar” software del paralelismo que se quiera lograr

•Diseñar ALU’s eficientes para ejecutar las instrucciones matemáticas

Arquitectura RISC

IntroducciónUna arquitectura RISC (Reduced Instruction Set Computer: Computadora de Conjunto Reducido de Instrucciones), tiene características comunes a todos los procesadores mencionados en este trabajo

Características

*Relativamente pocas instrucciones

*Relativamente pocos modos de direccionamiento

*El acceso a memoria limitado a instrucciones de carga y almacenamiento

*Todas las operaciones realizadas dentro de los registros de la CPU*Formatos de instrucciones decodificados con facilidad y de longitud fija

*Ejecución del ciclo de instrucciones única

*Control por circuitería en lugar de micro programado

Propósito Funcional

*Realizar operaciones directamente en los registros

*Facilidad en la decodificación de las instrucciones

*Rapidez en el control y la capacidad de procesamiento

*Se ejecuta una instrucción por ciclo, gracias que se realiza paralelamente operaciones de recuperación, decodificación y ejecución.

S.O en red

Introducción

En un sistema operativo de red los usuarios saben que están conectados a la red y que pueden compartir recursos, sin embargo cada equipo ejecuta con sus propios recursos su propio sistema operativo, constituyéndose cada equipo como un nodo local con sus propias reglas y sus propios usuarios.

Características

En un sistema operativo de red los usuarios saben que están conectados a la red y que pueden compartir recursos, sin embargo cada equipo ejecuta con sus propios recursos su propio sistema operativo, constituyéndose cada equipo como un nodo local con sus propias reglas y sus propios usuarios.

Propósito Funcional

Esencialmente el sistema operativo de red provee una solución general mediante la red a un problema complejo decididamente acotado y estudiado, su estructura y en general el funcionamiento se asemeja a un sistema operativo monoprocesador.Por razones de operación y buscando un mejor rendimiento se generó un desarrollo de sistemas distribuidos con varios procesadores, pero haciendo creer al usuario que se trata de un sistema operativo tradicional.

Arquitecturas Paralelas

Introducción

Así los problemas que resolvían los sistemas operativos crecieron junto con los procesadores ó tal vez de manera simétrica.Cuando los problemas se hicieron “muy duros” (difícil computacionalmente hablando) de resolver mediante un solo procesador o bien cuando su capacidad para obtener resultados sin emplear muy altas prestaciones se hizo evidente.

Características

Una secuencia de Instrucciones una secuencia de datos

Una secuencia de instrucción, múltiple secuencias de datos

Múltiples secuencias de instrucciones, una secuencia de datos

Múltiples secuencias de instrucciones, múltiples secuencias de datos

Propósito Funcional

La solución de hacer todo al mismo tiempo dentro de varios servidores llevo a paralelizar ó realizar computo colaborativo. Mas bien se tuvo que pensar en organizar las computadoras de forma que se escalaran las posibilidades, esto es, tratar de organizar el conjunto de instrucciones de forma que hubieran cooperación entre las tareas de varios procesadores, y también en un tiempo determinado sin necesidad de gastar recursos económicos buscando mainframes o máquinas con muchos procesadores a la vez.

Computación Vectorial

Introducción

El procesamiento vectorial se enfoca en tratar a los vectores y a las matrices como si fueran escalares aprovechando el paralelismo existente entre operaciones similares a un solo número o escalar pero que se pueden extender hacia vectores.

Clasificación

ALU segmentada

ALU paralelas

Propósito Funcional

La computación vectorial ha sido diseñada, a diferencia de los mainframes, con un propósito específico: realizar operaciones de punto flotante de manera masiva y con gran precisión. Los procesadores matriciales son diseñados para propósito general, capaz de procesar cantidades enormes de información, pero sobre todo sin realizar cálculos tradicionales, más bien orientados hacia los vectores.

Es capaz de repartir o descomponer una sola operación en etapas para que se ejecuten de forma concurrente sobre conjuntos de datos distintos.

Se ajustan bien al procesamiento vectorial introduciendo los elementos vectoriales en forma cíclica hasta que se han procesado todos los elementos, con las consabidas complejidades que se presentan.

Procesadores

Arquitectura CISC

*Motorola Serie 68000*Intel Inside x86, *Pentium*Zilog Z80

Arquitectura RISC

*Power PC*SPARC*DEC Alpha*MIPS

Procesadores vectoriales

•ALU segmentada•ALU paralelas•Procesadores Paralelos

Definición

Es un grupo de computadoras completas interconectadas que trabajan como un único recurso de cómputo, viéndose como un sistema único

• Escalabilidad Absoluta

• Escalabilidad Incremental

• Alta disponibilidad

• Mejorar la relación Precio/prestaciones:

El uso de clúster supone la creación de sistemas operativos que den funcionalidad Parámetros para

consideración para realizar un clúster:

• Gestión de Fallos

• Equilibrio de Carga

Clúster

Propósito

Requisitos