2. Arquitectura de microcontroladores

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

fig 1.4
fig 1.4 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

fig 1.5
fig 1.5 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.

NOTA: 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.