Arquitectura de Von Neumann: Componentes y Funcionamiento

Arquitectura de Von Neumann: Un Modelo Clásico

La arquitectura de Von Neumann, concebida en 1946, establece un modelo fundamental para el diseño de computadoras. Su elemento central es la CPU (Unidad Central de Proceso), que dirige el funcionamiento de todo el sistema.

La innovación clave de Von Neumann fue la conexión permanente de las unidades de la computadora, coordinando su operación mediante un elemento de control. Aunque con modificaciones, este principio sigue siendo la base de la mayoría de los sistemas informáticos actuales.

Componentes Principales de la Arquitectura de Von Neumann

La arquitectura se compone de cuatro unidades básicas:

• Unidad de Control (UC): Es el cerebro del ordenador. Recibe e interpreta las instrucciones a ejecutar, transformándolas en microinstrucciones específicas para el procesador. Incluye el Contador de Programa (CP), que indica la posición de memoria de la siguiente instrucción.
• Unidad Aritmético-Lógica (UAL): Realiza operaciones aritméticas (suma, resta) y lógicas (AND, OR, NOT). Utiliza registros como el acumulador (AC) y el registro de estado (RE).
• Unidad de Memoria: Contiene el registro de palabra (RM) y el registro de dirección (RD). Almacena tanto datos como instrucciones.
• Unidad de Entrada/Salida: Gestiona la transferencia de información entre el sistema y el exterior a través de canales. Se comunica con memorias auxiliares (secundarias) y periféricos. Permite:
  • Cargar datos desde el exterior a la memoria principal.
  • Mostrar datos internos al exterior (por ejemplo, mediante impresión).

La Memoria Principal

La memoria principal está formada por celdas del mismo tamaño (número de bits), cada una identificada por una dirección única. Se pueden realizar operaciones de lectura y escritura en estas celdas.

• Cada celda se compone de puntos de memoria, que son la unidad básica de información (valores 0 o 1).
• Las celdas pueden almacenar tanto datos como instrucciones de máquina.

Buses: Las Vías de Comunicación

Los buses son los canales por los cuales circulan las instrucciones y los datos entre las diferentes unidades del ordenador.

Características Clave del Modelo de Von Neumann

• Programa Almacenado: Las instrucciones (instrucciones-máquina) se almacenan en la memoria principal, permitiendo la ejecución de programas.
• Máquinas de Propósito General: La capacidad de ejecutar diferentes programas hace que estas máquinas sean versátiles.
• Interconexión de Componentes: Cada elemento del sistema tiene una función específica y se comunica con los demás para completar la tarea programada.