ARQUITECTURA SEGMENTADA

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 la 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.

MODELO DE ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

ARQUITECTURA CLÁSICA

Estas arquitecturas se desarrollaron en las primeras computadoras electromecánicas y de tubos de

vacío. Aun son usadas en procesadores empotrados de gama baja y son la base de la mayoría de las

arquitecturas modernas.

Arquitectura Mauchly-Eckert (Von Newman)

Esta arquitectura fue utilizada en la computadora ENIAC. 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.

Esta arquitectura es la más empleada en la actualidad ya, que es muy versátil. 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 (Son programas que crean o modifican otros

programas). Estos datos de salida pueden ejecutarse como un programa posteriormente ya que se usa la

misma memoria para datos y para el código del programa.

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 de 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.

Arquitectura Harvard

Esta arquitectura surgió en la universidad del mismo nombre, poco después de que la arquitectura Von

Newman apareciera en la universidad de Princeton. Al igual que en la arquitectura Von Newman, el

programa se almacena como un código numérico en la memoria, pero no en el mismo espacio de

memoria ni en el mismo formato que los datos. Por ejemplo, se pueden almacenar las instrucciones en

doce bits en la memoria de programa, mientras los datos de almacenan en 8 bits en una memoria aparte.

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.