Arquitectura de Von Neumann: Componentes, Funcionamiento y Ejemplo Práctico
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Arquitectura de Von Neumann: Componentes y Funcionamiento
La arquitectura de Von Neumann consiste en lo siguiente:
Componentes Principales
CPU (Unidad Central de Procesamiento): Constituida por la UC, ALU y memoria interna. Se encarga de ejecutar las instrucciones.
- UC (Unidad de Control): Su función es recoger las instrucciones que componen un programa, interpretarlas y controlar su ejecución.
- ALU (Unidad Aritmético-Lógica): Se encarga de realizar las operaciones elementales de tipo aritmético (+, -, *, /) y de tipo lógico (comparaciones).
- Memoria Interna (Caché): Su función es reducir el tiempo promedio necesario para acceder a los datos de la memoria principal. Guarda copias de los datos más usados con mayor frecuencia.
- Reloj: Circuito oscilador que genera una señal en forma de pulsos sucesivos de carácter eléctrico que marcan los instantes en que han de comenzar los distintos pasos de que consta una instrucción.
- Memoria Central (Principal): Almacena las instrucciones de los programas que están en ejecución y sus correspondientes datos, incluyendo RAM (volátil, de escritura/lectura) y ROM (de lectura, no volátil).
- E/S (Entrada/Salida): Se encarga de la transferencia de la información con los periféricos, ya sean de almacenamiento o comunicación.
- Bus: Transfiere las instrucciones y los datos entre las distintas unidades. Contamos con 3 tipos:
- Control: Señales para la coordinación de los elementos del sistema.
- Datos: Circulación de datos e instrucciones.
- Direcciones: Indica el origen y destino de los datos.
Ejemplo de Funcionamiento
La CPU guarda en memoria una instrucción. Usa un registro de la UC llamado CP (Controlador de Programas) y guarda la siguiente operación en ejecución. El CP aumenta en +1 su valor al finalizar la base de búsqueda (busca la siguiente posición en memoria). La instrucción se dirige hacia la UC por el bus de datos, almacenando el dato en el registro intermedio (RI). Accede al registro de control, que es el que interpreta la instrucción emitiéndose la secuencia de órdenes necesarias. Los cálculos de la UC los hace la ALU y el resultado lo guarda en el acumulador (AC), donde podríamos utilizarlo para hacer una nueva operación o bien para enviar a otra unidad.