Artículo – La arquitectura de sistemas informáticos como disciplina científica + Taxonomía de Flynn / Hackers & Developers

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La arquitectura de sistemas informáticos como disciplina científica: Taxonomía de Flynn / Hackers & Developers

La arquitectura de sistemas informáticos es una disciplina sobre la cual, hasta el momento, no se ha dado una definición concreta. La importancia de alcanzar dicha definición, radica principalmente en que de ella no solo depende conocer los conceptos que la componen sino además, determinar el enfoque con el que estos serán abarcados por estudiantes y profesionales de carreras afines a la informática, tanto en las ingenierías como en las licenciaturas con orientación científica.

Por este motivo, el objetivo de este trabajo es lograr una definición —lo más clara y concreta posible— de arquitectura de sistemas informáticos. Para ello, se analizarán las descripciones y definiciones propuestas desde los años 80’ a la actualidad, por un grupo de seis autores ampliamente citados en este campo.

La arquitectura de sistemas informáticos según la bibliografía precedente

A continuación, se analizan las definiciones y/o descripciones realizadas desde 1984 hasta la actualidad, por seis autores diferentes. Se pretende con este análisis, alcanzar una definición actual y concreta de arquitectura informática.

MORRIS MANO (1993). Según Morris Mano, la arquitectura de sistemas informáticos, se refiere a la estructura y comportamiento del ordenador desde la perspectiva de quiénes deben hacer uso1 de estas, y remarca una diferencia entre arquitectura, organización y diseño, dejando a estas dos últimas fuera de la arquitectura. Sin embargo, no asigna una acción concreta. Es decir, que no queda claro el nexo entre “arquitectura de sistemas informáticos” y “estructura y comportamiento”.

SUBRATA DASGUPTA (1984, 1989, 2016). Subrata Dasgupta se refiere como endoarquitectura (o arquitectura interna) a lo que Mano denomina arquitectura, y como exoarquitectura (o arquitectura externa) a lo que Mano refiere como diseño y organización. Para Dasgupta, la arquitectura interna es aquella “que no se ve”, pues define modelos abstractos y conceptos sobre el funcionamiento del ordenador, que luego es leído y empleado por aquellas personas encargadas de diseñar la arquitectura externa, aquella “visible para quienes programan”, donde entran los registros, el juego de instrucciones, los lenguajes ensambladores, entre otros.

Dasgupta considera al diseño y a la organización como parte de la arquitectura de sistemas informáticos. Esto implica que extiende el campo de acción de la arquitectura de sistemas informáticos, al cual en una etapa más actual (2016) define categóricamente como la disciplina que se encarga del diseño, descripción, análisis, y estudio de la organización lógica, el comportamiento y los elementos funcionales de un ordenador físico. En este sentido, hace una distinción entre la arquitectura como un modelo abstracto del ordenador físico, y el hardware como la tecnología que implementa dichos modelos.

Esta distinción con respecto al hardware cobra aún más sentido si se la contrasta con la definición de tecnología hecha por el epistemólogo Mario Bunge en «Pseudociencia e ideología» (Alianza Editorial, Madrid 1985, pág. 33) donde afirma que la tecnología «es el campo de investigación, diseño y planificación que utiliza conocimientos científicos con el fin de controlar cosas o procesos naturales, de diseñar artefactos o procesos, o de concebir operaciones de manera racional» (Bunge, 1985).

HENNESEY & PATTERSON (2012). Estos autores —ampliamente citados en la actualidad— dan una explicación más acercada a la definición de Dasgupta pero no con el grado de precisión suficiente para ser considerada una definición categórica. Los autores explican a la arquitectura de sistemas informáticos como al conjunto de cuatro acciones que la componen (diseño del conjunto de instrucciones, organización funcional, diseño lógico, e implementación). Es decir que explican cuáles son los componentes que la conforman pero no llegan a especificar qué es.

RAJARAMAN & ADABALA (2015). Rajaraman y Adabala dan una definición más cercana a la de Dasgupta, pero no tan concreta. Estos definen la arquitectura de sistemas informáticos como la forma en la que los componentes se interconectan físicamente y cómo su funcionamiento es coordinado para lograr una óptima comunicación a lo largo de todo el proceso. Esta definición es algo ambigua, ya que podría aplicarse al estudio de la tecnología (hardware) como un proceso inverso (partir de la tecnología para entender su arquitectura). Al igual que en el caso de Morris Mano, esta ambigüedad se deba a la falta de un nexo entre el término definido y los términos asociados.

Si se analizan las definiciones de estos seis autores, se observa que la única definición categórica es la realizada por S. Dasgupta. Los otros autores, si bien de forma algo ambigua, coinciden en gran parte con esta distinción. Sin embargo, uno de los puntos clave en la descripción realizada por Dasgupta, va más allá de la definición de la arquitectura como disciplina, especificando el objetivo de esta, factor que permite determinar el enfoque científico de la misma. Por lo tanto, se concluye que:

La arquitectura de sistemas informáticos es la rama de las ciencias informáticas que tiene por objeto la definición de un modelo teórico formulado a partir del estudio, análisis, descripción y diseño de la organización lógica, el comportamiento y los elementos funcionales de un ordenador, con el fin de ser empleado en el desarrollo tecnológico de los componentes físicos que lo integran.

En este contexto, se entiende por organización al estudio y determinación de la forma en la que los componentes de un ordenador se conectan entre sí para crear una estructura única; y por diseño, al estudio y determinación de los componentes que deben ser empleados para satisfacer las demandas del mercado, al tiempo de cumplir con el modelo teórico definido.

Además, según la bibliografía consultada, cabría afirmar que hasta el momento, no existe un consenso en la comunidad científica respecto a una taxonomía en particular o forma de clasificar las diversas arquitecturas.

Se han encontrado referencias a estudios relativos a la misma (Flynn 1966, Handler 1977, Dasgupta 1982, Giloi 1983, Hwang y Briggs 1984) y a pesar de no haber hallado estudios posteriores a 1984 (o referencia a los mismos) tampoco se ha encontrado evidencia de un consenso. De hecho, ha excepción de la taxonomía de Flynn —mencionada por múltiples autores—, y de los análisis realizados por Dasgupta, han sido temas ignorados en parte de la bibliografía.

No obstante, al tratarse de conceptos que podrían aportar validez científica a la arquitectura de sistemas informáticos como disciplina más allá del aspecto tecnológico, se los incluye aquí tomando como base las referencias hechas por S. Dasgupta en «Computer Architecture, A Modern Syntheis, Volume 2: Advanced Topics» (John Wiley & Son, 1989).

Taxonomía de Flynn (1966)

Probablemente, la taxonomía más citada en la bibliografía y también, la más discutida, y de la cual derivan varios conceptos (o términos) actuales.

Esta taxonomía se fundamenta, según el análisis de Dasgupta, en seis componentes o características, que se resumen en la siguiente tabla 1.

Tabla 1: Taxonomía de Flynn. Fuente: Bahit, E. (2021). Arquitectura de Sistemas Informáticos (Informe III). USA: Tecana American University.

A partir de estos componentes, Flynn establece una taxonomía no jerárquica compuesta de una única categoría general (ordenador) subdividida en cuatro subelementos, suya denominación se corresponde con las siglas del nombre en inglés. Dichos subelementos se resumen en la tabla 2.

Tabla 2: Elementos de la taxonomía de Flynn. Fuente: Bahit, E. (2021). Arquitectura de Sistemas Informáticos (Informe III). USA: Tecana American University.
Tabla 2 (continuación): Elementos de la taxonomía de Flynn. Fuente: Bahit, E. (2021). Arquitectura de Sistemas Informáticos (Informe III). USA: Tecana American University.

Fuente original y completa: La arquitectura de sistemas informáticos como disciplina científica + La arquitectura de sistemas informáticos como disciplina científica: Taxonomía de Flynn / Hackers & Developers


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