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Universidad Capitán General Gerardo Barrios
Facultad de Ciencia y Tecnología
Técnico en Ingeniería en Sistemas y Redes informáticas
Nombre de estudiante: Daniela Elizabeth Mejía Jiménez
Código de Carnet: USTS029115
Licenciada: Carla Milagro López Vásquez
Materia: Sistemas Operativos
Trabajo: La arquitectura de Von Neumann
Fecha de entrega: febrero del 2015
ARQUITECTURA DE VON NEUMANN.
En 1945 aproximadamente, se construye una computadora basada en el uso de
tecnología de bulbos denominada ENIAC ("Electronic Numerical Intergator and
Calculator"), que pesaba cerca de 30,000 Kg, se instaló en una gran habitación y
requirió de gran ventilación. Bien, esta gran máquina funcionaba a base de estar
conectando y desconectando cables según la función que se quería que realizara,
esta función de "recablear", es sinónimo de programar pero era muy complicado el
proceso.
En 1947 el matemático John Von Neumann ideó una solución que evitaría el
"recablear" la ENIAC, la cual consistía en introducir las operaciones por medio de
tarjetas perforadas, por lo que un programa previamente "almacenado" y en las
tarjetas, se podía mantener latente en memoria para su uso. Este modelo permite
que las instrucciones se encuentren residentes en una memoria listas para ser
leídas y ejecutadas.
DIAGRAMA DE LA ARQUITECTRURA:
MEMORIA
UNIDAD DE
CONTROL
UNIDAD
ARITMETICO
LOGICA
ENTRADA SALIDA
 UNIDAD DE PROCESO CENTRAL CPU
Es la unidad encargada de controlar y gobernar todo el sistema que comprende una
computadora. La CPU consiste en un circuito integrado formado por millones de
transistores, que está diseñado para poder procesar datos y controlar la máquina.
Como ya sabéis, es un factor clave para la potencia de la computadora.
La CPU dispone de dos unidades en su interior: la unidad de control y la unidad
aritmético-lógica.
 UNIDAD DE CONTROL
La unidad de control se encarga de leer las instrucciones (de los programas
almacenados en la memoria) y se encarga de enviar las órdenes a los componentes
del procesador para que ejecuten las instrucciones.
El proceso empieza cuando llega una instrucción al registro de
instrucciones (llega como una cadena de bits con distintas partes, referidas a la
propia instrucción y a los datos que se usarán). Posteriormente
el decodificador interpreta la instrucción a realizar y como deben de actuar los
componentes del procesador para llevarla a cabo. Esta acción se realiza mediante
el secuenciador que envía micro-órdenes marcadas por el reloj (que genera pulsos
de forma constante, se suele expresar su velocidad en gigahercios o GHz, para los
procesadores actuales).
 UNIDAD ARITMETICO LOGICA
La unidad aritmético lógica es la encargada de realizar todas las operaciones
aritméticas (sumas, multiplicaciones…) y lógicas (comparaciones).
Esta unidad puede tener distintos diseños, el de la imagen superior muestra el
diseño más básico (donde el acumulador vuelve a usarse en la operación), en la
actualidad lo normal es que el acumulador no se mezcle con los registros de
entrada.
El funcionamiento con el diseño que estamos analizando (el básico) comienza
cuando le llega al registro de entrada un dato (una cadena de bits que representan
un número), posteriormente el circuito operacional (en la imagen se representa
como “ALU” y coloreado azul) y se procesa junto al contenido del acumulador y
posteriormente se deposita de nuevo en el acumulador. Repitiendo esta acción se
generan los cálculos. Este proceso se ve claramente en la representación que hay
más abajo.
 MEMORIA PRINCIPAL
La memoria principal en la arquitectura inicial era directamente la RAM, pero esto
ha evolucionado y se han añadido memorias caché e implementado algoritmos que
predicen que datos vamos a usar más frecuentemente.
La memoria RAM es bastante sencilla, en comparación con la CPU, se podría decir
que es una tabla, que contiene la dirección (o lugar) donde está cierto dato y el
contenido del propio dato. La memoria dispone de un registro de
direcciones (RDM) y un registro de intercambio de memoria (RIM o registro de
datos). En el registro de direcciones se almacena la dirección en la que se
almacenará o leerá un dato, y en el registro de intercambio de memoria se almacena
ese dato leído o que se almacenará.
Cuando hablamos de direcciones de memoria a muchos os sonará de los “punteros”
de C, y es por esto que es esencial conocer la arquitectura de Von Neumann antes
de aprender a programar en ciertos lenguajes que actúan a más bajo nivel.
La unidad de control contiene el registro contador de programa, que contiene la
dirección de memoria de la siguiente instrucción, que se incrementa tras realizar
una instrucción y así va recorriendo la memoria y ejecutando el programa.
 BUSES
Todos estos elementos se comunican entre sí a través de buses, ya sea para
manejar las acciones a realizar por la máquina o para mover datos. Hay tres tipos
de buses.
El bus de datos perite el intercambio de datos (ya sean instrucciones o datos) con
el resto de elementos de la arquitectura. Es decir, mediante el bus de datos la unidad
de control recibe las instrucciones y la ALU los datos desde la memoria, al igual que
también los envían por este medio.
El bus de instrucciones transmite las direcciones de memoria que van a ser
usadas desde la CPU, para poder seleccionar los datos que serán usados.
El bus de control es el que transporta las órdenes generadas por la CPU para
controlar los diversos procesos de la máquina.
CONCLUSION:
Von Neumann describió la computadora u ordenador electrónico con programas
almacenados. Describía, como podía funcionar una computadora con sus unidades
conectadas y su funcionamiento estuviese coordinado desde la unidad de control.
Se puede decir que la computadora está formada por tres partes fundamentales
pero una de ellas esta subdividida en dos partes.
La unidad de memoria es donde se almacenan las instrucciones y los datos.
La unidad central de proceso CPU es la que hace el funcionamiento de las demás
unidades y que realiza los cálculos necesarios, controla la computadora.
La unidad aritmético lógica esta se encarga de realizar todas las operaciones
aritméticas (sumas, multiplicaciones…) etc.
Las Unidades de Entrada y Salida E/S son las encargadas de la comunicación con
el exterior a través de los periféricos. Estos periféricos pueden ser: de entrada, como
los teclados.
Y los Buses son las uniones entre las distintas unidades, la memoria y los
periféricos.
Aunque la tecnología ha avanzado mucho estos últimos años y aumentado la
complejidad de la arquitectura inicial, la base de su funcionamiento es la misma y
seguramente lo seguirá siendo durante mucho tiempo.

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  • 1. Universidad Capitán General Gerardo Barrios Facultad de Ciencia y Tecnología Técnico en Ingeniería en Sistemas y Redes informáticas Nombre de estudiante: Daniela Elizabeth Mejía Jiménez Código de Carnet: USTS029115 Licenciada: Carla Milagro López Vásquez Materia: Sistemas Operativos Trabajo: La arquitectura de Von Neumann Fecha de entrega: febrero del 2015
  • 2. ARQUITECTURA DE VON NEUMANN. En 1945 aproximadamente, se construye una computadora basada en el uso de tecnología de bulbos denominada ENIAC ("Electronic Numerical Intergator and Calculator"), que pesaba cerca de 30,000 Kg, se instaló en una gran habitación y requirió de gran ventilación. Bien, esta gran máquina funcionaba a base de estar conectando y desconectando cables según la función que se quería que realizara, esta función de "recablear", es sinónimo de programar pero era muy complicado el proceso. En 1947 el matemático John Von Neumann ideó una solución que evitaría el "recablear" la ENIAC, la cual consistía en introducir las operaciones por medio de tarjetas perforadas, por lo que un programa previamente "almacenado" y en las tarjetas, se podía mantener latente en memoria para su uso. Este modelo permite que las instrucciones se encuentren residentes en una memoria listas para ser leídas y ejecutadas. DIAGRAMA DE LA ARQUITECTRURA: MEMORIA UNIDAD DE CONTROL UNIDAD ARITMETICO LOGICA ENTRADA SALIDA
  • 3.  UNIDAD DE PROCESO CENTRAL CPU Es la unidad encargada de controlar y gobernar todo el sistema que comprende una computadora. La CPU consiste en un circuito integrado formado por millones de transistores, que está diseñado para poder procesar datos y controlar la máquina. Como ya sabéis, es un factor clave para la potencia de la computadora. La CPU dispone de dos unidades en su interior: la unidad de control y la unidad aritmético-lógica.  UNIDAD DE CONTROL La unidad de control se encarga de leer las instrucciones (de los programas almacenados en la memoria) y se encarga de enviar las órdenes a los componentes del procesador para que ejecuten las instrucciones. El proceso empieza cuando llega una instrucción al registro de instrucciones (llega como una cadena de bits con distintas partes, referidas a la propia instrucción y a los datos que se usarán). Posteriormente el decodificador interpreta la instrucción a realizar y como deben de actuar los componentes del procesador para llevarla a cabo. Esta acción se realiza mediante el secuenciador que envía micro-órdenes marcadas por el reloj (que genera pulsos de forma constante, se suele expresar su velocidad en gigahercios o GHz, para los procesadores actuales).  UNIDAD ARITMETICO LOGICA La unidad aritmético lógica es la encargada de realizar todas las operaciones aritméticas (sumas, multiplicaciones…) y lógicas (comparaciones). Esta unidad puede tener distintos diseños, el de la imagen superior muestra el diseño más básico (donde el acumulador vuelve a usarse en la operación), en la actualidad lo normal es que el acumulador no se mezcle con los registros de entrada. El funcionamiento con el diseño que estamos analizando (el básico) comienza cuando le llega al registro de entrada un dato (una cadena de bits que representan un número), posteriormente el circuito operacional (en la imagen se representa como “ALU” y coloreado azul) y se procesa junto al contenido del acumulador y posteriormente se deposita de nuevo en el acumulador. Repitiendo esta acción se
  • 4. generan los cálculos. Este proceso se ve claramente en la representación que hay más abajo.  MEMORIA PRINCIPAL La memoria principal en la arquitectura inicial era directamente la RAM, pero esto ha evolucionado y se han añadido memorias caché e implementado algoritmos que predicen que datos vamos a usar más frecuentemente. La memoria RAM es bastante sencilla, en comparación con la CPU, se podría decir que es una tabla, que contiene la dirección (o lugar) donde está cierto dato y el contenido del propio dato. La memoria dispone de un registro de direcciones (RDM) y un registro de intercambio de memoria (RIM o registro de datos). En el registro de direcciones se almacena la dirección en la que se almacenará o leerá un dato, y en el registro de intercambio de memoria se almacena ese dato leído o que se almacenará. Cuando hablamos de direcciones de memoria a muchos os sonará de los “punteros” de C, y es por esto que es esencial conocer la arquitectura de Von Neumann antes de aprender a programar en ciertos lenguajes que actúan a más bajo nivel. La unidad de control contiene el registro contador de programa, que contiene la dirección de memoria de la siguiente instrucción, que se incrementa tras realizar una instrucción y así va recorriendo la memoria y ejecutando el programa.  BUSES Todos estos elementos se comunican entre sí a través de buses, ya sea para manejar las acciones a realizar por la máquina o para mover datos. Hay tres tipos de buses. El bus de datos perite el intercambio de datos (ya sean instrucciones o datos) con el resto de elementos de la arquitectura. Es decir, mediante el bus de datos la unidad de control recibe las instrucciones y la ALU los datos desde la memoria, al igual que también los envían por este medio. El bus de instrucciones transmite las direcciones de memoria que van a ser usadas desde la CPU, para poder seleccionar los datos que serán usados. El bus de control es el que transporta las órdenes generadas por la CPU para controlar los diversos procesos de la máquina.
  • 5. CONCLUSION: Von Neumann describió la computadora u ordenador electrónico con programas almacenados. Describía, como podía funcionar una computadora con sus unidades conectadas y su funcionamiento estuviese coordinado desde la unidad de control. Se puede decir que la computadora está formada por tres partes fundamentales pero una de ellas esta subdividida en dos partes. La unidad de memoria es donde se almacenan las instrucciones y los datos. La unidad central de proceso CPU es la que hace el funcionamiento de las demás unidades y que realiza los cálculos necesarios, controla la computadora. La unidad aritmético lógica esta se encarga de realizar todas las operaciones aritméticas (sumas, multiplicaciones…) etc. Las Unidades de Entrada y Salida E/S son las encargadas de la comunicación con el exterior a través de los periféricos. Estos periféricos pueden ser: de entrada, como los teclados. Y los Buses son las uniones entre las distintas unidades, la memoria y los periféricos. Aunque la tecnología ha avanzado mucho estos últimos años y aumentado la complejidad de la arquitectura inicial, la base de su funcionamiento es la misma y seguramente lo seguirá siendo durante mucho tiempo.