Arquitectura de Von Neumann: Fundamentos y Componentes

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Arquitectura de Von Neumann

El elemento central es la CPU, que determina el funcionamiento del sistema. La idea de Von Neumann consistió en conectar permanentemente las unidades de las computadoras, coordinando su funcionamiento por un elemento de control. Este principio sigue siendo empleado por la mayoría de fabricantes, aunque con pequeñas modificaciones.

Modelo de Von Neumann (1946)

  • UCP (Unidad Central de Proceso): elemento central del hardware.
  • Novedad: pasar del "programa cableado" al "programa almacenado".

Arquitectura de Von Neumann

Se compone de cuatro unidades básicas:

  • Unidad de Control (UC): Se encarga de gobernar el ordenador. Recibe e interpreta las instrucciones que se van a ejecutar, transformándolas en microinstrucciones de bajo nivel dependientes de la arquitectura del procesador.
  • Contador de programa (CP): posición de memoria donde está almacenada la siguiente instrucción a ejecutar.
  • Unidad aritmético-lógica (UAL): Realiza operaciones aritméticas (sumas, restas) y lógicas (AND, OR, NOT). Cuenta con diversos registros para llevar a cabo operaciones como el registro acumulador (AC) o el registro de estado (RE).
  • Unidad de memoria: Con el registro de palabra (RM) y el registro de dirección (RD).
  • Unidad de entrada-salida: Transferencia de información a través de canales asociados a dichas unidades (memorias auxiliares o secundarias) y otras llamadas periféricos, que permiten la comunicación entre el sistema y el medio exterior.
    • Cargar en memoria principal datos que provienen del exterior.
    • Presentación exterior de datos internos (ejemplo: impresión).
  • Memoria principal: Formada por un conjunto de celdas de igual tamaño (nº de bits) que se identifican de forma individual a través de una dirección y sobre las que se pueden realizar operaciones de lectura o escritura.
    • Cada celda está formada por un conjunto de bits, denominados punto de memoria, que son el elemento básico de información (valores 0/1).
    • Las celdas pueden contener datos o instrucciones de máquina.
  • Buses: Caminos a través de los cuales las instrucciones y los datos circulan entre las distintas unidades del ordenador.

Características de este modelo:

  • Capaz de ejecutar una serie de instrucciones elementales (instrucciones-máquina) que han de estar almacenadas en memoria principal con el programa almacenado.
  • Se pueden ejecutar diferentes programas: máquinas de propósito general.
  • Cada elemento del sistema tiene su propia misión y se comunica con los demás para cumplir su objetivo: realizar la tarea para la que se le programó.

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