La Arquitectura informática

En un mundo informático, la arquitectura informática es una especificación que realmente indica cómo se fabrica un sistema informático y cómo funciona bajo el capó.

En una forma más amplia, la arquitectura informática nos indica cómo el hardware y el software de la computadora se implementan y se colocan dentro de un sistema informático.

No solo cómo se implementan, sino también cómo funcionan y se comunican entre sí. Para aclarar nuestro concepto, toma el ejemplo de la arquitectura de un edificio o la planificación del piso del edificio.

El mismo concepto se utiliza con la arquitectura informática que principalmente nos dice cómo está hecha la computadora por dentro. Básicamente, la arquitectura informática se distribuye en tres categorías principales que se enumeran a continuación, pero que se describen brevemente en las siguientes secciones.

• Diseño de sistema
• Set de instrucciones arquitectura
• Microarquitectura

Las computadoras que implementan estas arquitecturas se fabrican o implementan utilizando ciertos patrones de diseño que definen las arquitecturas mencionadas anteriormente. Estas arquitecturas se diseñan teniendo en cuenta los requisitos del sistema, el usuario y las nuevas tecnologías.

Hay docenas de beneficios para usar la arquitectura informática dependiendo de la arquitectura informática que estés utilizando, pero en resumen, algunas de sus principales ventajas son:

Al desarrollar un sistema informático

Las arquitecturas informáticas te permiten diseñar e implementar los sistemas informáticos de una manera específica que defina cada arquitectura. Te ayuda a hacer que el producto sea más rápido y a solucionar los problemas del cliente lo antes posible.

Desde la perspectiva de un desarrollador

Desde la perspectiva de un desarrollador, la arquitectura de la computadora te hace programar las aplicaciones que también requieren los requisitos de hardware de bajo nivel, asi como también puedes programar en lenguaje ensamblador para desarrollar y programar el hardware y los dispositivos integrados como procesadores, placas base, etc.

Eficiencia

La arquitectura informática te ayuda a diseñar, desarrollar, implementar aplicaciones y software rápidamente, sin muchos recursos y de una manera más eficiente.

Documentaciones

Cada arquitectura de computadora tiene su propia documentación. La documentación te ayuda a aprender y utilizar la arquitectura de una manera más eficiente y rápida.

La definición de arquitectura informática no es muy llamativa y, por lo tanto, no contiene profundidad. Es el tipo de arquitectura informática lo que hace que el tema sea interesante y profundo.

En este apartado veremos diferentes tipos de arquitectura informática que te ayudarán tanto en la vida académica como en la profesional.

Tipo 1: Arquitectura Von-Neumann

Fuente de la imagen: www.geeksforgeeks.org

Von-Newmann es la arquitectura de computadora que se diseñó y fabricó en el modo de diseño de computadora derivado de Von-Newmann. Newmann diseñó esta arquitectura para las computadoras programadas almacenadas que no son más que las computadoras inteligentes que están programadas para realizar tareas eficientes y de cálculo intenso.

Historia

La historia de la arquitectura de Von-Neumann es simple: antes de este modelo, el mundo tenía dos tipos de computadoras: una computadora simple, es decir, una calculadora, y el otro tipo eran las computadoras con programas almacenados.

Las computadoras con programas almacenados fueron las más eficientes siendo capaces de realizar tareas pesadas como leer, escribir discos y memorias, pueden auto-modificar el código para realizar las tareas y pueden hacer todas las tareas que una computadora moderna puede realizar, pero aún así fueron muy lentos. Entonces, para resolver este problema, Von-Newmann derivó el modelo haciendo que las computadoras funcionen más rápido.

Componentes

Los componentes de los modelos de Von-Neumann son:

• Unidad de procesamiento que puede realizar cálculos complejos con procesadores
• Unidad de control que se ocupa del registro de instrucciones y el contador de programas
• Memoria que almacena y recupera o produce datos en tiempo de ejecución
• Unidades de almacenamiento externo
• Dispositivos de entrada y salida

Uso

Las computadoras que se fabrican con este modelo se utilizan en la fabricación de:

• ensambladores, compiladores, enlazadores, cargadores y otras herramientas de automatización programadas
• En lenguajes de alto nivel como C, C ++, Java, etc. que también pueden manipular el código

Tipo 2: Arquitectura Harvard

Fuente de la imagen: wikimedia.org

El concepto del modelo de Harvard se puede entender fácilmente cuando se contrasta con la arquitectura de Von-Newmann.

El modelo de Harvard implementa la separación de almacenamiento y rutas únicas para las instrucciones y los datos. Bit en la arquitectura de Von-Newmann, las instrucciones del programa y los datos comparten el mismo espacio de memoria.

Historia

La arquitectura de Harvard se originó a partir de la computadora basada en relés Harvard Mark I. El trabajo en la arquitectura se inició en 1937 y se implementó por completo en 1944.

Componentes

Los componentes del modelo de Harvard incluyen:

• Unidad aritmética y lógica (ALU)
• Unidad de control (ambos estaban separados)
• Memoria de instrucciones (separada)
• Memoria de datos (separada)
• Dispositivos de entrada y salida

Uso

Los modelos de Harvard se utilizan específicamente en los dispositivos o aplicaciones que se utilizarían como dispositivos de incrustación. Se usan comúnmente con las CPU con cachés.

Tipo 3: Arquitectura del conjunto de instrucciones

Fuente de la imagen: slideplayer.com

La arquitectura del conjunto de instrucciones (ISA) es el conjunto de instrucciones que incluye tanto las instrucciones RISC (Ordenador del conjunto de instrucciones reducido) como las del CISC (Ordenador del conjunto de instrucciones complejo). Muchos dispositivos, como las CPU, ejecutan las instrucciones descritas por ISA.

Historia

La arquitectura del conjunto de instrucciones fue programada por IBM en los años 90.

Componentes

Los componentes de la arquitectura del conjunto de instrucciones incluyen:

• Instrucciones
• Modos de direccionamiento
• Tipos de datos nativos
• Arquitectura de memoria
• Interrupciones
• Instrucciones externas I/O

Uso

La arquitectura del conjunto de instrucciones es un conjunto de instrucciones y, por lo tanto, se utiliza para programar los dispositivos integrados.

Tipo 4: Microarquitectura

La microarquitectura nos muestra la representación lógica de cómo funciona, está diseñado y se comunica el microprocesador con sus componentes.

También incluye la comunicación de registros, buses, placas base que implementa la Arquitectura del Conjunto de Instrucciones. En otras palabras, podemos decir que la arquitectura de la computadora es una mezcla de arquitectura de conjunto de instrucciones y microarquitectura.

Componentes

La microarquitectura es la combinación de ALU, multiplexores y otros componentes y bloques lógicos digitales.

Uso

Las Microarquitecturas se utilizan comúnmente en microprocesadores y microcontroladores.

Tipo 5: Diseño de sistema

El diseño del sistema es una forma o proceso de definir los requisitos de la arquitectura informática como módulos, interfaces, sistemas complejos, hardware, software, etc.

Componentes

El diseño del sistema tiene dos componentes o categorías

• Diseño lógico
• Diseño de Hardware

Uso

Como su nombre lo define, el diseño del sistema se utiliza para diseñar la arquitectura del sistema.

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