ARQUITECTURAS

ARQUITECTURAS

VON NEUMANN HARVARD ORTOGONAL PROCESADOR SEGMENTADO (PIPELINE) PROCESADOR RISC PROCESADOR CISC PROCESADOR SISC

VON NEUMANN

Arquitectura tradicional. Se basa en el esquema propuesto por John

Von Neumann. El CPU está conectado a una memoria única

que contiene las instrucciones del programa y los datos.

CPUMemoria de

Programa y de DatosSistema de

Buses único

LIMITACIONES

La longitud de las instrucciones está limitada por la unidad de longitud de los datos, por lo tanto el microprocesador debe hacer varios accesos a memoria para buscar instrucciones complejas.

La velocidad de operación está limitada por el efecto de cuello de botella que significa un único bus para datos e instrucciones, que impide suponer ambos tiempos de acceso.

HARVARD Dispone de dos memorias independientes a

las que se conecta mediante dos grupos de buses separados:

Memoria de Datos y Memoria de Programa

CPUMemoria de Programa

(ROM)

Memoria de Datos (RAM)

HARVARD

Ambos buses son totalmente independientes y pueden ser de distintos anchos.

Esto permite que el CPU pueda acceder de forma independiente y simultánea a la memoria de datos y a la de instrucciones, consiguiendo que las instrucciones se ejecuten en menos ciclos de reloj.

VENTAJAS

El tamaño de las instrucciones no está relacionado con el de los datos , y por lo tanto, puede ser optimizado para que cualquier instrucción ocupe una sola posición de memoria de programa. Así se logra una mayor velocidad y una menor longitud de programa.

El tiempo de acceso a las instrucciones puede superponerse con el de los datos, logrando una mayor velocidad de operación.

Los microcontroladores PIC utilizan una arquitectura Harvard.

PROCESADOR SEGMENTADO (PIPELINE)

Realiza simultáneamente la ejecución de una instrucción y la búsqueda de código de la siguiente, de esta manera, se puede ejecutar una instrucción en un ciclo.

1 Ciclo de Máquina esta formado por 4 Ciclos de Reloj.

1er Ciclo 2° Ciclo 3 er Ciclo 4° Ciclo 5° Ciclo

Búsqueda 1

Ejecuta 1

Búsqueda 2

Ejecuta 2

Búsqueda 3

Ejecuta 3

Búsqueda 4

Ejecuta 4

Programa

1. bsf STATUS,RP0

2. clrf TRISB

3. movlw 0XFF

4. movw TRISA

PIPELINE

Este sistema acompañado de una estructura Harvard permite que las instrucciones se ejecuten en un solo ciclo de máquina (4 ciclos de reloj).

Internamente, mientras se ejecuta la instrucción actual se carga la siguiente instrucción, alcanzando una alta velocidad de ejecución.

LOS CPU ATENDIENDO AL TIPO DE INSTRUCCIONES QUE SE UTILIZAN PUEDEN CLASIFICARSE EN:

CISC (Complex Instruction Set Computer)

RISC(Reduced Instruction Set Computer)

SISC (Specific Instruction Set computer)

CISC

Son procesadores con un juego de instrucciones complejo, su repertorio de instrucciones es elevado y algunas de ellas son muy sofisticadas y potentes.

Su problema es que requieren de muchos ciclos de reloj para ejecutar las instrucciones complejas.

RISC

Son microprocesadores con un repertorio de instrucciones reducido.

Las instrucciones son muy simples y suelen ejecutarse en un ciclo de máquina. Suelen tener una estructura pipeline y ejecutar casi todas las instrucciones en el mismo tiempo.

En los microprocesadores RISC las instrucciones complejas se obtienen ejecutando un conjunto de instrucciones disponibles, en lugar de ser una única instrucción como en los CISC.

Los microcontroladores PIC están diseñados con procesador RISC.

SISC

Estos procesadores poseen un juego de instrucciones específico para cada aplicación.

Están destinados a aplicaciones muy concretas.

ORTOGONAL

En un microprocesador con esta arquitectura, una instrucción puede utilizar cualquier elemento de la arquitectura como fuente o destino.

La principal diferencia entre un microprocesador tradicional y un microcontrolador PIC, radica en la ubicación del registro de trabajo , que para los PIC es “W ( Work Register)” y para los tradicionales es el “A” (Acumulador)

ACUMULADOR

MEMORIA DE DATOS

ALU

MICROPROCESADOR TRADICIONAL

MEMORIA DE DATOS W

ALU

MICROCONTROLADOR PIC

VENTAJA

Permite un gran ahorro de instrucciones ya que el resultado de cualquier instrucción que opere con la memoria puede dejarse en la misma posición de memoria o en el registro W.