Arquitectura de Computadoras: De los microprocesadores a las supercomputadoras – Behrooz Parhami - Mc Graw Hill

La arquitectura de computadoras constituye un área de estudio que se refiere a las computadoras digitales en la interfaz entre hardware y software. Aquélla está mas orientada al hardware que los “sistemas de cómputo”, un área que usualmente se cubre en los cursos académicos con el mismo nombre en las materias de ciencias o ingeniería de la computación, y se preocupa más por el software que los campos conocidos como “diseño computacional” y “organización de computadoras”. No obstante, la materia es bastante fluida y varía enormemente de un texto o curso a otro, en su orientación y cobertura. Esto último explica, en parte, por qué existen tantos libros diferentes acerca de arquitectura de computadoras y por qué, incluso, otro texto en la materia puede ser útil.

En este contexto, la arquitectura de computadoras abarca un conjunto de ideas fundamentales que se aplican al diseño o comprensión de cualquier computadora, desde los más pequeños microprocesadores anidados que controlan los aparatos electrodomésticos, cámaras y muchos otros dispositivos (por ejemplo, máquinas personales, servidores y complejos sistemas de computadoras) hasta las más poderosas supercomputadoras que se encuentran sólo en (y son costeables por) los grandes centros de datos o en los principales laboratorios científicos. También se ramifica en otras áreas más avanzadas, cada una con su propia comunidad de investigadores, revistas especializadas, simposios y, desde luego, lenguaje técnico. Los diseñadores de computadoras no deben dudar en familiarizarse con todo el campo para ser capaces de usar la variedad de métodos disponibles con el propósito de diseñar sistemas rápidos, eficientes y poderosos. Menos obvio es el hecho de que incluso los simples usuarios de computadoras se pueden beneficiar de las ideas fundamentales y de la apreciación de los conceptos más avanzados en la arquitectura de computadoras.

Un tema común en arquitectura de computadoras consiste en enfrentar su complejidad. Gran parte de ésta surge de nuestro deseo de hacer todo tan rápido como sea posible. Algunas de las técnicas resultantes, como la ejecución predictiva y especulativa, están peleadas con otras metas del diseño de sistemas que incluyen bajo costo, compacticidad, ahorro de energía, poco tiempo para entrar al mercado y comprobación. La constante problemática de tales requerimientos conflictivos propicia que la arquitectura de computadoras represente un próspero e interesante campo de estudio. Además de lo anterior, se encuentran las fuerzas opositoras de innovación y compatibilidad con las inversiones en habilidades, sistemas y aplicaciones.

CONTENIDO:
1. Circuitos digitales combinacionales
2. Circuitos digitales con memoria
3. Tecnología de sistemas de computación
4. Rendimiento de computadoras
5. Instrucciones y direccionamiento
6. Procedimientos y datos
7. Programas en lenguaje ensamblador
8. Variaciones en el conjunto de instrucciones
9. Representación de números
10. Sumadores y ALU simples
11. Multiplicadores y divisores
12. Aritmética de punto flotante
13. Pasos de ejecución de instrucciones
14. Síntesis de unidad de control
15. Ruta de datos encauzadas
16. Límites del rendimiento de pipeline
17. Conceptos de memoria principal
18. Organización de memoria caché
19. Conceptos de memoria masiva
20. Memoria virtual y paginación
21. Dispositivos de entrada/salida
22. Programación de entrada/salida
23. Buses, ligas e interfases
24. Conmutación conceptual e interrupciones
25. Hacia un mayor rendimiento
26. Procesamientos vectorial y matricial
27. Multiprocesamiento lento de memoria compartida
28. Multicomputación distribuida

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