Arquitecturas básicas

Los ordenadores se pueden clasificar basándose en su arquitectura. Existen dos arquitecturas principales, denominadas Von Neumann y Hardvard. La diferencia fundamental se encuentra en el modo de almacenar en la memoria las instrucciones y los datos con los que trabajan.
En las máquinas de Von Neumann, las instrucciones y los datos conviven en el mismo espacio de memoria, sin existir separación física. Los ordenadores con arquitectura Hardvard dividen el espacio de almacenamiento en dos bloques de memoria físicamente separados. Uno de los bloques almacena las instrucciones, y el otro almacena los datos. El acceso a dichos espacios de almacenamiento se realiza mediante buses diferentes, lo que hace posible la lectura simultánea de instrucciones y datos.

Las máquinas con arquitectura Hardvard presentan un mayor rendimiento en la ejecución de instrucciones, ya que pueden leer instrucciones y datos de forma simultánea. Hay que tener presente que en una memoria sólo se puede obtener un dato o instrucción en cada acceso (salvo en el caso de las memorias multipuerto, que se abordarán en próximas entregas). Para aclarar esto, considere el proceso de ejecución de una instrucción en una máquina Von Neumann: Primero se accede a la memoria para obtener la instrucción a ejecutar, y se descodifica dicha instrucción, conociendo así la operación a realizar y los operandos con los que trabajar.
Después se realizan los accesos necesarios a la memoria (uno tras otro) para obtener los datos con los puede operar. Por ejemplo, en la instrucción de ejemplo: Multiplicar (A)(B), se requieren dos accesos a la memoria: uno para obtener el valor A, y otro para obtener el valor B. Finalmente, se ejecuta la instrucción, y se accede a la memoria para almacenar el resultado de la operación.
En una máquina con arquitectura Hardvard, mientras la CPU obtiene los datos requeridos por una instrucción se puede leer -simultáneamente- la siguiente instrucción a ejecutar, con lo que el rendimiento es claramente superior.
Evidentemente, esto no se puede hacer en una máquina Von Neumann, ya que mientras se accede a los datos, no es posible leer una instrucción al mismo tiempo, puesto que sólo hay una memoria, y un solo bus que la une a la CPU.
También existen máquinas con arquitectura Hardvard modificada, que emplean dos buses diferentes para acceder a los datos. El funcionamiento mejora aun más, puesto que se puede leer una instrucción y dos datos de forma simultánea.
Es importante recordar que el PC es una máquina Von Neumann, y por tanto cumple con las características descritas para dicha arquitectura.