2.3 Tipos de arquitecturas
El análisis de diversas arquitecturas de computadoras, y particularmente de sus repertorios de instrucciones (Instruction Set Architecture, ISA), es esencial para comprender sus ventajas, limitaciones y áreas de aplicación. Esta evaluación comparativa permite a los diseñadores y educadores seleccionar la ISA más adecuada para sus necesidades, considerando factores como la eficiencia energética, la complejidad del hardware, la compatibilidad y el soporte educativo.
Aunque arquitecturas como PowerPC, SPARC o MIPS desempeñaron un papel central en la evolución de la computación, su adopción ha disminuido significativamente en contextos industriales y académicos, debido al desplazamiento por plataformas con mayor soporte comercial y vigencia tecnológica (Stallings 2021). Su menor vigencia actual responde al surgimiento de arquitecturas más eficientes y con mejor respaldo comercial, como x86, ARM y RISC-V, que han captado la atención tanto del mercado como del ámbito educativo (John L. Hennessy and Patterson 2017b; Waterman and Asanović 2014; Null 2023; ARM Holdings 2025). Por ello, esta sección se enfoca en aquellas arquitecturas que mantienen relevancia comercial o presentan un valor pedagógico significativo en el desarrollo de simuladores educativos.
2.3.1 Arquitectura x86
La arquitectura x86, desarrollada inicialmente por Intel, ha dominado el mercado de computadoras de escritorio y servidores durante décadas, gracias a su evolución constante y soporte del ecosistema de software (John L. Hennessy and Patterson 2017a). Su conjunto de instrucciones (ISA, por sus siglas en inglés Instruction Set Architecture) incluye una amplia gama de operaciones, lo que otorga flexibilidad, aunque complica el diseño del hardware. Este equilibrio entre compatibilidad y rendimiento hace que x86 sea una opción preferida para entornos donde la capacidad de procesamiento es prioritaria, como en servidores y estaciones de trabajo (John L. Hennessy and Patterson 2017a; I. Corporation 2023).
2.3.2 Arquitectura ARM
Reconocida por su alta eficiencia energética, la arquitectura ARM es la columna vertebral de dispositivos móviles y sistemas embebidos. Basada en el paradigma de conjunto de instrucciones reducidas (RISC), ARM simplifica el diseño del hardware y optimiza el consumo energético, características que la posicionan como una opción preferente para aplicaciones como smartphones y tablets. Aunque su rendimiento máximo en tareas de cómputo intensivo suele ser inferior al de x86, su equilibrio entre eficiencia energética y capacidad computacional resulta decisivo en mercados donde la autonomía y la disipación térmica son factores críticos, como los dispositivos móviles y el IoT (Patterson et al. 2014; ARM Holdings 2025).
2.3.3 Arquitectura RISC-V
Como arquitectura de código abierto, RISC-V ofrece una alternativa personalizable a los modelos propietarios, destacándose en entornos académicos y de desarrollo especializado. Su ISA flexible permite a los desarrolladores personalizar sistemas según necesidades específicas, haciéndola especialmente atractiva para investigación, educación y aplicaciones embebidas. Basada en principios RISC, RISC-V combina eficiencia energética con un diseño de hardware simplificado, y su creciente ecosistema la posiciona como una fuerte competidora frente a arquitecturas establecidas como ARM. No obstante, RISC-V enfrenta desafíos para su adopción masiva, en parte debido a la falta de estándares unificados, la fragmentación de su ecosistema y la limitada presencia de proveedores comerciales consolidados, lo que dificulta su despliegue en entornos productivos críticos.(John L. Hennessy and Patterson 2017b; Waterman and Asanović 2014; Harris and Harris 2015; David A. Patterson and Hennessy 2016b).
2.3.4 Comparativa entre arquitecturas
Las características distintivas de cada arquitectura condicionan su idoneidad para diversas aplicaciones. Por ejemplo, mientras x86 sobresale en entornos de alto rendimiento, ARM domina en dispositivos móviles gracias a su eficiencia energética. Por su parte, arquitecturas como RISC-V han encontrado aplicaciones relevantes en sistemas embebidos, plataformas educativas y diseños personalizados, aunque su presencia comercial difiere notablemente. La selección adecuada de una arquitectura impacta significativamente en el éxito de un proyecto, desde el diseño hasta su implementación final. Además, comprender las diferencias entre estas arquitecturas, en particular sus repertorios de instrucciones y principios de diseño, resulta fundamental en el ámbito educativo, dado que facilita el desarrollo de herramientas didácticas que simulan sus principios operativos y ayudan a los estudiantes a visualizar el funcionamiento real de los sistemas computacionales (Patterson et al. 2014; ARM Holdings 2025).
| Sector | Aplicación | Beneficio principal |
|---|---|---|
| Automotriz | Pruebas de colisión virtuales | Reducción de costos y aumento de seguridad |
| Aeroespacial | Simuladores de vuelo | Entrenamiento sin riesgo |
| Medicina | Simulación de cirugías | Entrenamiento sin comprometer pacientes |
| Educación | Simuladores para arquitectura de computadoras | Comprensión de procesos abstractos |
En el contexto de la enseñanza de arquitectura de computadoras, estas arquitecturas permiten abordar distintos niveles de complejidad y estilos de diseño, lo que resulta clave para la construcción de simuladores educativos efectivos.