Arquitectura de ordenadores y mas...
Arquitectura de Von Neumann
La arquitectura Von Neumann, también conocida como modelo de Von Neumann oarquitectura Princeton, es una arquitectura de computadoras basada en la descrita en 1945 por el matemático y fÃsico John von Neumann y otros, en el primer borrador de un informe sobre el EDVAC.1 Este describe una arquitectura de diseño para un computador digital electrónico con partes que constan de una unidad de procesamiento que contiene una unidad aritmético lógica yregistros del procesador, una unidad de control que contiene un registro de instrucciones y uncontador de programa, una memoria para almacenar tanto datos como instrucciones,almacenamiento masivo externo, y mecanismos de entrada y salida.1 2 El significado ha evolucionado hasta ser cualquier computador de programa almacenado en el cual no pueden ocurrir una extracción de instrucción y una operación de datos al mismo tiempo, ya que comparten un bus en común. Esto se conoce como el cuello de botella Von Neumann y muchas veces limita el rendimiento del sistema
Estructura clásica de las máquinas von Neumann
Una máquina Von Neumann, al igual que prácticamente todos los computadores modernos de uso general, consta de cuatro componentes principales:
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Dispositivo de operación (DO), que ejecuta instrucciones de un conjunto especificado, llamado sistema (conjunto) de instrucciones, sobre porciones de información almacenada, separada de la memoria del dispositivo operativo (aunque en la arquitectura moderna el dispositivo operativo consume más memoria -generalmente del banco de registros-), en la que los operandos son almacenados directamente en el proceso de cálculo, en un tiempo relativamente corto
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Unidad de control (UC), que organiza la implementación consistente de algoritmos de decodificación de instrucciones que provienen de la memoria del dispositivo, responde a situaciones de emergencia y realiza funciones de dirección general de todos los nodos de computación. Por lo general, el DO y la UC conforman una estructura llamada CPU. Cabe señalar que el requisito es consistente, el orden de la memoria (el orden del cambio de dirección en el contador de programa) es fundamental a la hora de la ejecución de la instrucción. Por lo general, la arquitectura que no se adhiere a este principio no se considera von Neumann
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Memoria del dispositivo — un conjunto de celdas con identificadores únicos (direcciones), que contienen instrucciones y datos.
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Dispositivo de E/S (DES), que permite la comunicación con el mundo exterior de los computadores, son otros dispositivos que reciben los resultados y que le transmiten la información al computador para su procesamiento.
Funcionamiento de la arquitectura
Para ver cómo funciona la arquitectura he creado una representación documentada del proceso.
Este diseño de la arquitectura, como ya he comentado, es el básico (con acumulador como registro de entrada) y el ancho de los datos es de 8 bits. Las instrucciones están formadas por dos bloques de 4 bits, los primeros para instrucciones y los últimos para la dirección de la memoria.
Siempre que se usa en una instrucción un número está destinado a la dirección de memoria, donde se usa el verdadero número que se usará para una operación.
Actualmente se usan anchos de 32, 64 o 128 bits en computadoras, y no tiene porqué seguir el mismo patrón. Seguidamente voy a exponer varios patrones que se pueden dar, a fin de completar un poco más la representación que es muy simple al disponer solo de 8 bits.
Resumen
Aunque es un poco difÃcil de comprender a la primera es esencial conocer las bases de la computación cuando uno se dedica a la programación, y asà llegar a comprender como afecta nuestros programas a la interacción del sistema. Aunque actualmente muchos lenguajes nos abstraen de todo esto, pero eso ya serÃa entrar en arquitectura del software.
