La arquitectura de Von Neumann utiliza el mismo tipo de almacenamiento para instrucciones y datos, mientras que la arquitectura de Harvard separa físicamente el almacenamiento de instrucciones y datos. Ambas arquitecturas comparten componentes básicos como la unidad aritmético-lógica y la memoria, pero se diferencian en cómo almacenan y comunican las instrucciones y los datos con la unidad central de proceso.

1. Sistemas Operativos I

2.  La arquitectura de Von Neumann Es Una Familia
de arquitecturas de computadoras que utilizan el
mismo tipo de almacenamiento tanto para las
instrucciones como para los datos.
 La mayoría de las computadoras modernas están
basadas en esa arquitectura, aunque pueden
incluir otros dispositivos adicionales (por
ejemplo, para gestionar las interrupciones de
dispositivos externos como ratón, teclado, etc).

3. Origen:
 La arquitectura de Von Neumann surge debido a una
colaboración en un proyecto denominado ENIAC. En el cual John
Von Newman se intereso por solucionar el problema de la
necesidad de recablear la maquina para cada tarea. (Es decir,
para hacer una tarea distinta, era necesario desconectar los
cables y volverlos a conectar de una forma diferente)
 En 1949 Neuman halló la solución a dicho problema, esta consiste
en poner las operaciones sobre las operaciones a realizar en la
misma memoria utilizada para los datos escribiendola de la
misma forma, Su "EDVAC" fue el modelo de las computadoras de
este tipo construidas a continuación. Se habla desde entonces de
la arquitectura de Von Neumann, aunque también diseñó otras
formas de construcción. El primer computador comercial
construido en esta forma fue el UNIVAC I, fabricado en 1951 por la
Sperry-Rand Corporation y comprado por la Oficina del Censo de
Estados Unidos.

4. Los ordenadores con esta
arquitectura cuentan con 5 partes
1. Memoria RAM (Random Access Memory)
2. ALU (Unidad Aritmetico-Logica)
3. UC (Unidad de Control)
4. Dispositivos de Entrada y Salida
5. Bus de Datos

5. Un ordenador que contenga esta
arquitectura realiza los siguientes
pasos de forma Secuencial:
1. Se enciende el ordenador y obtiene la siguiente instrucción
desde la memoria en la dirección indicada por el contador del
programa y la guarda en el Registro de control
2. Aumenta el contador del programa, en la longitud de la
instrucción para apuntar a la siguiente.
3. Decodifica la instrucción en la unidad de control. Esta se
encargará de coordinar el resto de componentes del ordenador
para realizar una función determinada.
4. Se ejecuta la instrucción. Ésta puede cambiar el valor del
contador del programa, permitiendo así operaciones
repetitivas. El contador puede cambiar también cuando se
cumpla una cierta condición aritmética, haciendo que el
ordenador pueda 'tomar decisiones', que pueden alcanzar
cualquier grado de complejidad, mediante la aritmética y
lógica anteriores.
5. Vuelve de nuevo al paso numero 2.

6. Diagrama de arquitectura de Von
Neumann

7. Cuello de botella de von
Neumann.
 El canal de transmisión de los datos entre CPU y memoria
genera un cuello de botella para el rendimiento del
procesador. En la mayoría de computadoras modernas, la
velocidad de comunicación entre la memoria y la CPU es
más baja que la velocidad a la que puede trabajar esta
última, reduciendo el rendimiento del procesador y
limitando seriamente la velocidad de proceso eficaz, sobre
todo cuando se necesitan procesar grandes cantidades de
datos. La CPU se ve forzada a esperar continuamente a que
lleguen los datos necesarios desde o hacia la memoria.
 La velocidad de procesamiento y la cantidad de memoria
han aumentado mucho más rápidamente que el
rendimiento de transferencia entre ellos, lo que ha
agravado el problema del cuello de botella.

8. Primeros ordenadores con la
arquitectura de von Neumann
 ORDVAC (U-Illions) (noviembre de 1951)
 IAS machine (Enero de 1952)
 MANIAC I (Marzo de 1952)
 ILLIAC (Septiembre de 1952)
 AVIDAC (1953)
 ORACLE (Junio 1953)
 JOHNNIAC (Enero 1954)
 BESK (1953)
 BESM-1 (1952)
 DASK (1995)
 PERM (1956?)
 SILLIAC (1956)
 WEIZAC (1955)

9. Arquitectura de Harvard
La arquitectura Harvard es una arquitectura de
computadora con pistas de almacenamiento y de
señal físicamente separadas para las
instrucciones y para los datos. El término
proviene de la computadora Harvard Mark
I basada en relés, que almacenaba las
instrucciones sobre cintas perforadas (de 24 bits
de ancho) y los datos en interruptores
electromecánicos.

10. Estas primeras máquinas tenían almacenamiento de
datos totalmente contenido dentro la unidad central
de proceso, y no proporcionaban acceso al
almacenamiento de instrucciones como datos. Los
programas necesitaban ser cargados por un
operador; el procesador no podría arrancar por sí
mismo.
Hoy en día (2015), la mayoría de los procesadores
implementan dichas vías de señales separadas por
motivos de rendimiento, pero en realidad
implementan una arquitectura Harvard modificada,
para que puedan soportar tareas tales como la carga
de un programa desde una unidad de disco como
datos para su posterior ejecución.

11. Esquema de arquitectura de Harvard

12. Diferencias y similitudes
La arquitectura de John Von Neumann se caracteriza por los procesadores que
poseen el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para los datos como para
las instrucciones.
Al ser almacenados en el mismo formato dentro de la misma memoria, utilizan un
único bus de datos para comunicarse con la CPU. Esto hace que este tipo sea
eficiente en la utilización de memoria, pero que requiera una ambigüedad para
reconocer los datos. Los ordenadores de este tipo se componen de la unidad
aritmético-lógica o "ALU", la unidad de control, una memoria, un dispositivo de
entrada y salida y un bus de datos que los comunica.

13. Sin embargo, la arquitectura de Harvard, que proviene del
Harvard Mark I se diferencia por la separación de los datos
y las instrucciones que se comunican con la unidad central
de proceso en dos memorias separadas, con lo que
también se usan distintos buses de información. Aunque es
común un único bus de direcciones, con un control que
diferencie entre ambas memorias.
Al contrario que la arquitectura de Von Neumann, esta no
requiere de la ambigüedad pero no es tan eficiente en la
utilización de la memoria. Estos ordenadores se componen
por los mismos elementos que los del modelo de Von
Neumann, excepto por que tienen dos memorias, una para
datos y otra para instrucciones, y no una única memoria
como el otro modelo.