3. Arquitectura de un sistema informático
Existen 2 arquitecturas principales en los Sistemas Informáticos que se encuentran en el día a día.
De manera general, siempre van a tener las mismas partes:
- CPU, el cerebro.
- Memoria, donde se almacenan los datos y las instrucciones.
- Buses, los cables.
- Entradas/Salidas, lo que permite la interacción con el mundo real.
Arquitecturas más empleadas
Las arquitecturas más usadas son:
- Von Neumann
- Harvard
Comparación entre arquitecturas
Si comparamos ambas arquitecturas, se pueden ver sus principales diferencias.
| Característica | Arquitectura Harvard | Arquitectura Von Neumann |
|---|---|---|
| Requerimientos de hardware | Requiere más hardware ya que necesita buses separados de datos e instrucciones para cada memoria. | Requiere menos hardware, pues solo se accede a una memoria común mediante un bus compartido. |
| Requerimientos de espacio | Necesita más espacio físico. | Requiere menos espacio. |
| Velocidad de ejecución | Mayor velocidad, ya que el procesador puede leer datos e instrucciones de forma simultánea. | Menor velocidad, porque no puede leer datos e instrucciones al mismo tiempo. |
| Uso del espacio | Puede producir desperdicio de espacio: si sobra memoria en datos no puede ser usada por instrucciones y viceversa. | No hay desperdicio: los datos e instrucciones comparten el mismo espacio de memoria. |
| Control | El control es más complejo, ya que se deben gestionar accesos simultáneos a datos e instrucciones. | El control es más sencillo, ya que solo se accede a datos o instrucciones en cada momento. |
Ejemplos
En general, se cumplen las siguientes correspondencias entre arquitecturas y dispositivos o CPU.
- Sistemas con arquitectura Von Neumann:
- PCs de sobremesa y portátiles
- CPUs de Intel y AMD (x86-64)
- Sistemas con arquitectura Harvard:
- Smartphones, microcontroladores, tablets, etc.
- ARM
Esta división cada vez es más difusa, sobre todo en dispositivos móviles: como tablets y portátiles; y también en miniPCs.
Arquitectura Von Neumann en los ordenadores actuales
Las arquitecturas son concepciones teóricas que luego se llevan a la realidad. Los avances tecnológicos han provocado que evolucionen:
En la actualidad, para la arquitectura de Von Neumann se puede realizar la siguiente correspondencia:
| Arquitectura Von Neumann | Componente equivalente en un PC real |
|---|---|
| CPU (UC + ALU + registros) | Procesador (Intel, AMD, ARM x86/x64). Contiene las unidades de control, cálculo y registros internos. |
| Memoria principal única | Memoria RAM, donde se cargan tanto el sistema operativo y programas (instrucciones) como los datos que usan. |
| Entrada/Salida (E/S) | Teclado, ratón, pantalla, impresora, tarjeta de red, USB, etc. |
| Buses únicos | El bus del sistema (ej. bus de memoria, PCIe, SATA) que transporta tanto datos como instrucciones. |
