ARQUITECTURA DE COMPUTADORESLa arquitectura de un computador se define como la apariencia funcional que presenta a sus usuarios inmediatos, es decir, los atributos o caractersticas de un sistema visible al programador.Al considerar el proceso evolutivo de las arquitecturas de los computadores y los lenguajes de programacin, observamos que la arquitectura de von Neumann tuvo una gran influencia en los lenguajes de programacin habituales. En la arquitectura de von Neumann se construye una unidad de control, una unidad de procesamiento y unidades de entrada/salida alrededor de una unidad de memoria que contiene datos e instrucciones.Unidad de controlUnidad de entradaUnidad de salidaUnidad de memoriaUnidad de procesamiento

Los computadores tradicionales de von Neumann ejecutan instrucciones una tras otra. Esto se refleja en la estructura secuencial de los lenguajes de programacin convencionales, como fortran, algol, pascal, etc. As mismo, las posiciones de memoria de un computador de von Neumann se representan en estos lenguajes con variables, la modificacin de la memoria se expresa con asignaciones a variables y las instrucciones de control y prueba de un computador de von Neumann tienen sus equivalentes en las proposiciones de control de estos lenguajes de programacin. Por lo tanto, comprendemos la influencia de la arquitectura de von Neumann en las estructuras bsicas de nuestros lenguajes de programacin convencionales.Sin embargo, hay tendencias nuevas en la arquitectura de computadores que demuestran que puede disearse el hardware para que corresponda a lenguajes de programacin especficos de alto nivel y, de este modo, poder contar, directamente, con ciertas construcciones del lenguaje.La arquitectura de von Neumann sigue el ciclo de ejecucin secuencial de instrucciones (una a una) que operan sobre datos escalares. No obstante, hay otros modelos de arquitecturas.La clasificacin ms aceptada, desde el punto de vista de la Estructura del ordenador, es la que debe a Flynn, la cual se realiza segn el nmero de instrucciones o datos implicados en cada ciclo de reloj.En este grfico tenemos la clasificacin de las posibles arquitecturas de un ordenador segn Flynn. Nos centraremos en las arquitecturas SISD (Single Instruction-Single Data) o de Von Neumann.Las arquitecturas SIMD (Single Instruction-Multiple Data) se corresponden con los computadores vectoriales (para el clculo con matrices).En los sistemas MIMD (Multiple Instruction Multiple Data) se encuadran los multiprocesadores (con memoria compartida) y los multicomputadores (con memoria independiente)En las arquitecturas MISD (Multiple Instruction single Data) diversas instrucciones operan sobre un nico dato. Son las ms alejadas de las arquitecturas convencionales. Como ejemplo de este tipo de arquitecturas est la Data Flow Machine (Mquina de Flujo de Datos).Actualmente la inmensa mayora de los ordenadores sonSISD (Single Instruction-Single Data) adems de unos pocos SIMDque se dedican al clculo vectorial. La tendencia es la construccin de procesadores superescalares, que arrancan varias instrucciones simultneamente (aunque siguen considerando SlSD), como los PowerPC y los de Intel.Han surgido con fuerza los procesadores multinucleo, que son chips con mltiples procesadores en su interior, como los Core Duo (dos procesadores) y los Core Quad (cuatro procesadores), tambin de Intel, donde cada procesador es a su vez superescalar. Los ordenadores con estos procesadores son verdaderas mquinas MIMD.

Otra clasificacin desde el punto de vista de la Arquitectura desde hace unos cuantos aos, ha ido tomando relevancia un tipo de arquitecturas que se caracterizan por disponer de un juego de instrucciones de formato muy regular y sencillo.Estas arquitecturas, denominadas RISC (Reduced Instruction Set Computer), contrastan con las convencionales o ClSC (Complex Instruction Set Computer), cuyo juego de instrucciones es muy extenso y sus formatos de instruccin heterogneos, lo que significa una sobrecarga fija en el tiempo de ejecucin.El lenguaje mquina es el nico lenguaje que puede ejecutar una computadora es especfico en cada arquitectura, es un cdigo que es interpretado directamente por el microprocesador, est compuesto por un conjunto de instrucciones ejecutadas en secuencia que representan acciones que la mquina podr tomar.Todo cdigo fuente en ltima instancia debe llevarse a un lenguaje mquina mediante el proceso de compilacin o interpretacin para que la computadora pueda ejecutarlo.

El cdigo mquina, o lenguaje de mquina, est formado por instrucciones sencillas, que dependiendo de la estructura del procesador pueden especificar: Registros especficos para operaciones aritmticas, direccionamiento o control de funciones. Posiciones de memoria especficas (offset). Modos de direccionamiento usados para interpretar operando.Las instrucciones de mquina o instrucciones del computador son las que determinan el funcionamiento de la CPU que las ejecuta, la CPU puede realizar una diversidad de funciones que son el reflejo de la variedad de las instrucciones definidas para dicha CPU, el programador tiene un repertorio de instrucciones como medio para controlar la CPU.Las operaciones ms complejas se realizan combinando estas instrucciones sencillas, que pueden ser ejecutadas secuencialmente o mediante instrucciones de control de flujo.