Arquitectura de computadoras


La arquitectura de computadoras es el diseño conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadoras. Es decir, es un modelo y una descripción funcional de los requerimientos y las implementaciones de diseño para varias partes de una computadora, con especial interés en la forma en que la unidad central de proceso (CPU) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.

También suele definirse como la forma de seleccionar e interconectar componentes de hardware, para crear computadoras según los requerimientos de funcionalidad, rendimiento y costo.

La computadora recibe y envía la información a través de los periféricos, por medio de los canales. La CPU es la encargada de procesar la información que le llega a la computadora. El intercambio de información se tiene que hacer con los periféricos y la CPU. Puede considerarse que todas aquellas unidades de un sistema, exceptuando la CPU, se denomina periférico, por lo que la computadora tiene dos partes bien definidas, que son:

la CPU (encargada de ejecutar programas y que también se considera compuesta por la memoria principal, la unidad aritmético lógica y la unidad de control),

los periféricos (que pueden ser de entrada, salida, entrada/salida, almacenamiento y comunicaciones).   
        

Características
En una arquitectura de acumulador, un operando está implícitamente en el acumulador siempre leyendo e ingresando datos (por ejemplo, una calculadora estándar).
En la arquitectura de pila no es necesario nombrar a los operandos ya que estos se encuentran en el tope de la pila (por ejemplo, calculadora de pila HP).
La arquitectura de registros tiene sólo operandos explícitos (es aquel que se nombra) en registros o memoria.

Ventajas de las arquitecturas

Pila:
Modelo sencillo para evaluación de expresiones (notación polaca inversa).
Instrucciones cortas pueden dar una buena densidad de código.
Acumulador:
Instrucciones cortas.
Minimiza estados internos de la máquina (unidad de control sencilla).
Registro:
Modelo más general para el código de instrucciones parecidas.
Automatiza generación de código y la reutilización de operandos.
Reduce el tráfico a memoria.
Una computadora tiene 32 registros, como estándar.
El acceso a los datos es más rápido y veloz.

Desventajas de las arquitecturas
Pila:
A una pila no se puede acceder aleatoriamente.
Esta limitación hace difícil generar código eficiente.
También dificulta una implementación eficiente, ya que la pila llega a ser un cuello de botella es decir que existe dificultad para la transferencia de datos en su velocidad mk.
Acumulador:
Como el acumulador es solamente almacenamiento temporal, el tráfico de memoria es el más alto en esta aproximación.
Registro:
Todos los operadores deben ser nombrados, conduciendo a instrucciones más largas.