ANALIZA LA
ARQUITECTURA DE LOS MICROPROCESADORES Y MICROCONTROLADORES PARA REALIZAR
PROGRAMACIONES
Arquitectura de un microprocesador
Para
entender de mejor forma la arquitectura de un microprocesador viajemos en el
tiempo hacia atrás y recordemos que los primeros microprocesadores de 4 bits
que fueron utilizados por los primeros videojuegos y sistemas de control solo
estaban capacitados para efectuar una operación en cada ciclo del reloj porque
solamente contaban con un conjunto de 45 instrucciones, posteriormente salió al
mercado el microprocesador de 8 bits con un conjunto de 48 instrucciones y una
mayor velocidad de procesamiento. En la actualidad los microprocesadores son
capaces de procesar varias instrucciones al mismo tiempo debido al avance de la
arquitectura utilizada. Esto se debe a que se incrementa el número de bloques
que ejecutan las instrucciones, es el caso de las SSE y AVX que permiten
acelerar cálculos asociados a programas matemáticos, financieros,científicos y
de seguridad.
Con el
incremento de bloques se aumenta la velocidad de ejecución pero también los
desarrolladores de software necesitan hacer compatibles sus aplicaciones.
El avance
en la arquitectura de diseño permite que cada vez se vayan integrando los
elementos de la placa base y poco a poco pase aformar parte del microprocesador
como por ejemplo el controlador de memoria o la tarjeta gráfica.
Esta tan
grande el avance que se está teniendo a nivel tecnológico que ahora ya se
comienza a manejar el concepto de APU en lugar de CPU y no estamos muy lejos de
utilizar el término SOC (SYSTEM ON A CHIP) cuando ya no sean necesarios más
elementos que un simple chip para el manejo de todos los dispositivos de la
ordenador.
Concluyendo,
la arquitectura es la que define el comportamiento de velocidad que una
ordenador tendrá.
Procesador
Circuito electrónico integrado programable para realizar una aplicación
embebida Aplicación embebida Una solución a un problema de control monitoreo
instrumentación que pueda ser implementada en un procesador Clases de
aplicaciones indebidas Un teléfono celular Un modem Un GPS El control de un
horno de microondas El control de una lavadora El control de una nevera Una
contestadora automática Una grabadora digital Un reproductor mp3 Aplicaciones
que requieran procesamiento de información y visualización programación memoria
registro control monitoreo accionamiento son susceptibles a ser embebidas.
Arquitectura de un microcontrolador
La
arquitectura de un microcontrolador permite definir la estructura de su
funcionamiento, las dos arquitecturas principales usadas en la fabricación de
microcontroladores son: arquitectura de Von Neumann y arquitectura Harvard.
Además, estas arquitecturas pueden tener procesadores de tipo CISC o de tipo
RISC.
-Arquitectura de Von Neumann:
En esta
arquitectura, los datos y las instrucciones circulan por el mismo bus ya que
estos son guardados en la misma memoria, su principal ventaja es el ahorro de
líneas de entrada-salida pero esto supone una disminución en la velocidad con
la que se realizan los procesos.
Este tipo
de arquitectura es hoy en día muy común en los computadores personales, y fué
muy común en la construcción de microcontroladores hasta que se descubrieron
las grandes ventajas de la arquitectura Harvard.
-Arquitectura Harvard:
A
diferencia de la anterior, en la arquitectura Harvard existe una memoria
específica para datos y una memoria específica para las instrucciones, de esta
forma se usan dos buses bien diferenciados. Con esto se logra trabajar con las
dos memorias simultáneamente y en consecuencia se obtiene mucha más velocidad
en la ejecución de los programas.
Actualmente,
la tendencia de los microcontroladores es usar este tipo de arquitectura.
Procesador de tipo CISC (Complex Instruction Set Computer)
Un
procesador que permita manejar un amplio juego de instrucciones es llamada de
tipo CISC que en español significa «Ordenador con Juego de Instrucciones
Complejo», programar en este tipo de arquitectura requiere en algunos casos del
dominio de hasta centenares de instrucciones.
Procesador de tipo RISC (Reduced Instruction Set Computer)
Cuando un
procesador está diseñado para manejar pocas instrucciones pero sin afectar las
prestaciones del ordenador es llamada de tipo RISC que en español significa
«Ordenador con Juego de Instrucciones Reducido», esto permite programar con
mucha más facilidad y, por si fuera poco, los circuitos de tipo RISC disponen
de una estructura que busca como mínimo la instrucción próxima a ejecutar
mientras realiza la instrucción actual. Esta estructura permite lograr no solo
mayor velocidad de proceso sino también procesar cada instrucción con la misma
velocidad.
Microchip introdujo la arquitectura Harvard
con procesador tipo RISC en sus microcontroladores cuando el mercado era
dominado por microcontroladores con arquitectura de Von Neumann, desde entonces
las ventajas que ofreció esta nueva tecnología permitieron a Microchip
sobresalir como uno de los más grandes fabricantes de microcontroladores en el
mundo.
