ACTIVIDAD: Ensayo
FECHA DE ENTREGA: XX-XX-XXX
EL MODELO DE
VON NEWMANN
El
nacimiento de la arquitectura Von Neumann surge a raíz de una colaboración en
el proyecto ENIAC del matemático de origen húngaro, John Von Neumann. Este
trabajaba en 1947 en el laboratorio atómico de Los Álamos cuando se encontró
con uno de los constructores de la ENIAC. Compañero de Einstein, Goedel y
Turing en Princeton, Von Neumann se interesó por el problema de la necesidad de
recablear la máquina para cada nueva tarea. En 1949 había encontrado y
desarrollado la solución a este problema, consistente en poner la información
sobre las operaciones a realizar en la misma memoria utilizada para datos,
escribiéndola de la misma forma, es decir código binario. Su EDVAC fue el
modelo de las computadoras de este tipo construidas a continuación. Se habla
desde entonces de arquitectura de Von Neumann, aunque también diseñó otras
formas de construcción. El primer computador comercial construido en esta forma
fue el UNIVAC 1, fabricado en 1951 por la Sperry-Rand Corporation y comprado
por la Oficina del Censo de Estados Unidos.
En las
primeras computadoras (Electrinic Numerical Integrtor And Computer ENIAC) la
ejecución de tareas era tediosa debido a que no se contaba con la facilidad de
tener tareas, programa y datos al mimos tiempo en la memoria de la computadora,
esto llevo a la reflexión de que era posible tener programas, datos y tareas
residiendo en una porción de memoria, más tarde utilizado en la
EDVAC(Electronic Discrete Variable Computer). En 1946, Von Newmann y sus
colaboradores(Princeton Institute for Advanced Studies, por lo que también se
le conoció como Computador IAS) diseñaron un modelo de computadora cuya
característica principal el Concepto de Programa Almacenado, no fue sino hasta
el año de 1952 cuando se termino este diseño que sirvió más adelante como
prototipo de las subsecuentes computadoras de propósito general, los
componentes de este prototipo son:
Una memoria
principal, que almacena datos e instrucciones.
Una Unidad
Aritmética Lógica(ALU), con capacidad para operar con datos binarios.
Una Unidad
de Control, que interpreta las instrucciones en memoria para su ejecución.
Unidades de
Entrada / Salida, administra sus operaciones la Unidad de Control
La Máquina
de Von Neumann tenía cinco partes básicas: la memoria, la unidad aritmética-lógica,
la unidad de control del programa y los equipos o unidades de entrada y salida.
Memoria:
Constaba de 4096 palabras, cada una con 40 bits. Cada palabra podía contener
dos instrucciones de 20 bits o un número entero de 39 bits y su signo. Las
instrucciones tenían 8 bits dedicados a señalar el tipo de la misma y 12 bits
para especificar alguna de las 4096 palabras de la memoria.
Unidad de
Control: Es la que supervisaba la transferencia de información y la indicaba a
la unidad aritmética lógica cual operación debía ejecutar.
Unidad
Aritmética Lógica: Es aquella que se encarga de realizar las operaciones
aritméticas y lógicas necesarias para la ejecución de una instrucción.
Acumulador:
40 bits llamado en acumulador que sirven para:
Recibir
datos de entrada.
Enviar datos
a la salida.
Guardar el
resultado de la última operación.
Una
instrucción típica era sumar una palabra de la memoria al acumulador o
almacenar este en la memoria.
La
arquitectura Von Newman que, si bien no es la primera en aparecer, sí que lo
hizo prácticamente desde el comienzo de las computadoras y se sigue
desarrollando actualmente. Claro es que está siendo desplazada por otra que
permite una mayor velocidad de proceso, la RISC. En los primeros tiempos de las
computadoras, con sistemas de numeración decimal, una electrónica sumamente
complicada muy susceptible a fallos y un sistema de programación cableado o
mediante fichas, Von Newman propuso dos conceptos básicos:
La
utilización del sistema de numeración binario. Simplificaba enormemente los
problemas que la implementación electrónica de las operaciones y funciones
lógicas planteaban, a la vez proporcionaba una mayor inmunidad a los fallos.
Almacenamiento
de la secuencia de instrucciones de que consta el programa en una memoria
interna, fácilmente accesible, junto con los datos que referencia. De esta
forma la velocidad de proceso experimenta un considerable incremento;
recordemos que una instrucción o un dato estaba codificado en una ficha.
Tomando como
modelo las máquinas que aparecieron incorporando las anteriores
características, la computadora se puede considerar compuesta por las
siguientes partes:
La unidad
central de proceso viene a ser el cerebro de la computadora y tiene por misión
efectuar las operaciones aritmético-lógicas y controlar las transferencias de
información a realizar. Es la que coordina el funcionamiento conjunto de las
demás unidades y realiza los cálculos necesarios; por eso la podemos subdividir
en una unidad de control y en una unidad de cálculo o unidad aritmético-lógica.
La memoria
interna contiene el conjunto de instrucciones que ejecuta la CPU en el
transcurso de un programa. Es también donde se almacenan temporalmente las
variables del mismo, los datos que se precisan y todos los resultados que
devuelve.
Las unidades
de entrada y salida son las encargadas de la comunicación de la máquina con el
exterior, proporcionando al operador una forma de introducir al ordenador tanto
los programas como los datos y obtener los resultados.
Un elemento
importante del hardware, que contiene una tarjeta de sistema, fuente de poder y
ranuras de expansión para tarjetas opcionales. Los elementos de la tarjeta de
sistema son microprocesador, memoria de solo lectura y memoria de acceso
aleatorio deben estar conectadas; aparece en este momento el concepto de bus:
el bus es un conjunto de líneas que enlazan los distintos componentes del
ordenador, por ellas se realiza la transferencia de datos entre todos sus
elementos.
Control:
forman parte de él líneas que seleccionan de dónde y a dónde va dirigida la
información, también marcan la secuencia de pasos a seguir para la
transferencia.
Datos: por
él, de forma bidireccional, fluyen datos entre elementos de la computadora.
De
direcciones:La memoria está dividida en pequeñas unidades de almacenamiento que
contienen las instrucciones del programa y los datos. El bus de direcciones
consta de un conjunto de líneas que permite seleccionar de qué posición de la
memoria se quiere leer su contenido.
La forma de
operar de la computadora en su conjunto es direccionar una posición de la
memoria en busca de una instrucción mediante el bus de direcciones, llevar la
instrucción a la unidad central de proceso CPU por medio del bus de datos,
marcando la secuencia de la transferencia el bus de control. En la CPU la
instrucción se decodifica, interpretando que operandos necesita: si son de
memoria, es necesario llevarles a la CPU; una vez que la operación es
realizada, si es preciso se devuelve el resultado a la memoria.
Los
procesadores varían en velocidad y capacidad de memoria, registros y bus de
datos. Un bus de datos transfiere datos entre el procesador, la memoria y los
dispositivos externos. Se muestran dichas partes, llamadas genéricamente
unidades funcionales debido a que, desde el punto de vista del funcionamiento,
son independientes.
El nombre de
cada parte nos indica la función que realiza. La unidad de memoria principal se
encarga de almacenar las instrucciones que realizará la unidad de control al
ejecutar un programa y los datos que serán procesados. La unidad E/S será
encargada de comunicación con el exterior a través de los periféricos. Estos
periféricos pueden ser: de entrada, como teclados; de salida, como tubos de
rayos catódicos, y de entrada y salida, como discos magnéticos. La memoria
principal está formada por un conjunto de unidades llamadas palabras. Dentro de
cada una de estas palabras se guarda la información que constituye una
instrucción o parte de ella, o un dato o parte de un dato. A la cantidad de
palabras que forman la Memoria Principal se denomina capacidad de memoria.
Así, cuanto
mayor sea el número de palabras mayor será el de instrucciones y datos que se
almacenarán. Una palabra está formada de unidades más elementales llamadas
bits, del mismo modo que una palabra está formada por letras. Cada bit solo
puede guardar dos valores, 0 o 1; por eso se dice que son elementos binarios.
El número de bits que forman una palabra se llama longitud de palabra. Por
regla, las computadoras potentes tienen memorias con longitud de palabra
grande, mientras que las computadoras pequeñas tienen memorias con longitud de
palabra menor.
El término
arquitectura de Von Neumann se acuñó a partir del memorando First Draft of a
Report on the EDVAC escrito por el conocido matemático John von Neumann en el
que se proponía el concepto de programa almacenado. Dicho documento fue
redactado en vistas a la construcción del sucesor de la computadora ENIAC y su
contenido fue desarrollado por John Presper Eckert, John William Mauchly,
Arthur Burks y otros durante varios meses antes de que von Neumann redactara el
borrador del informe. Es por ello que otros tecnólogos como David A. Patterson
y John L. Hennessy promueven la sustitución de este término por el de
arquitectura Eckert-Mauchly.
FUENTE:
http://www.sites.upiicsa.ipn.mx/polilibros/portal/Polilibros/P_terminados/PolilibroFC/Unidad_II/Unidad%20II_6.htm
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