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1. Arquitectura Von Neumann
Profesor: Javier Eduardo Hernández Alvarado
Carrera: Ingeniería en Sistemas

2. Septiembre 2021 Profesor. Javier Eduardo Hernández Alvarado Diapositiva 2
1945 – John Von Neumann
 John von Neumann escribe
su borrador sobre la
arquitectura de los
computadores el cual sirve
de base al concepto actual
de computador.

3. Diapositiva 3
Arquitectura de Von Neumann
Septiembre 2021 Profesor. Javier Eduardo Hernández Alvarado

4. Diapositiva 4
La CPU de von Neumann
Arithmetic
Logic
Circuits
AC
Control Circuits
PC IR
AR
DR
Main
Memory
C0
C1
C2
C12
Flags
...
Devices
ALU:
Arithmetic
Logic
Unit
Control
Unit
Registros
del
Procesador
Bus de
control
Bus de
direcciones
Bus de
datos
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5. Diapositiva 5
Ciclo de instrucción
PROCESA
BEGIN
CPU
ACTIVA?
{DR M(AR)}
AR DR(ADR)
READ M
AC  DR
AC=0
AR  DR(ADR) AR  DR(ADR) AR  DR(ADR)
DR  AC
WRITE M
READ M READ M
AC  AC + DR AC  AC ^ DR PC  DR(ADR) AC  SHIFT AC
RSHIFT
COMP
JmZ
JMP
AND
ADD
STR
LD
SI
FIN
NO
SI
AC
DECODIFICACION
FETCH DE
OPERANDO
AR PC
READ M
PC PC + 1
IR DR(OPCODE)
DECODE OPCODE
NO
FETCH
INSTRUCCION
0
1, 2
3
4
5,6
7
4
5
6, 7
5,6
7
4 4
7
5, 6
7 7 7
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6. Diapositiva 6
Estructura de un computador
Arquitectura de Von Neumann
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética y
lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
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7. Diapositiva 7
Simulación de la memoria
DIRECCIÓN CONTENIDO
01h Valor 1
02h VACÍO
03h Valor 2
…
0Fh Valor K
MD[02h]
MD[0Fh]
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8. Diapositiva 8
Nuestras Instrucciones
Instrucciones de
Transferencia de
Datos
lda #Num
lda Dir
lda [Dir]
str Dir
rda Dir
wrt
AC  Num
AC  MD[Dir]
AC  MD[[Dir]]
MD[Dir]  AC
MD[Dir]  Teclado
Monitor  AC
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9. Diapositiva 9
Nuestras Instrucciones
Instrucciones
Aritméticas y
Lógicas
Todas las
operaciones asumen
que el primer
operando está
almacenado en el
Acumulador
add #Num
add Dir
add [Dir]
sub #Num
sub Dir
sub [Dir]
mul #Num
mul Dir
mul [Dir]
div #Num
div Dir
div [Dir]
sqr
and Dir
or Dir
not
AC  AC + Num
AC  AC + MD[Dir]
AC  AC + MD[[Dir]]
AC  AC - Num
AC  AC - MD[Dir]
AC  AC - MD[[Dir]]
AC  AC * Num
AC  AC * MD[Dir]
AC  AC * MD[[Dir]]
AC  AC / Num
AC  AC / MD[Dir]
AC  AC / MD[[Dir]]
AC  raíz(AC)
AC  AC and Dir
AC  AC or Dir
AC  negación AC
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10. Diapositiva 10
Nuestras Instrucciones
Instrucciones de
transferencia de
control
jmp Dir_p
jmz Dir_p
jml Dir_p
PC  Dir_p
Si (AC = 0) entonces
PC  Dir_p
Si (AC < 0) entonces
PC  Dir_p
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11. Diapositiva 11
¿Cómo funciona este programa?
La máquina comienza ejecutando la primera
instrucción que aparece.
01h lda #15
02h wrt
03h end
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12. Diapositiva 12
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
PC
02h
IR
lda # 15
01h lda #15
02h wrt
03h end
AC
15
¿Cómo funciona este programa?
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13. Diapositiva 13
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
PC
03h
IR
wrt
01h lda #15
02h wrt
03h end
AC
15
15
¿Cómo funciona este programa?
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14. Diapositiva 14
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
PC
04h
IR
end
01h lda #15
02h wrt
03h end
AC
15
15
¿Cómo funciona este programa?
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15. Diapositiva 15
La máquina comienza ejecutando la primera
instrucción que aparece.
01h rda 10h
02h rda 11h
03h lda 10h
04h add 11h
05h wrt
06h end
¿Cómo funciona este programa?
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16. Diapositiva 16
01h rda 10h
02h rda 11h
03h lda 10h
04h add 11h
05h wrt
06h end
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
DIRECCIÓN DATO
01h
…
10h VALOR LEIDO
11h
…
99h
PC
02h
IR
rda 10h
¿Cómo funciona este programa?
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17. Diapositiva 17
01h rda 10h
02h rda 11h
03h lda 10h
04h add 11h
05h wrt
06h end
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
DIRECCIÓN DATO
01h
…
10h 29
11h VALOR LEIDO
…
99h
PC
03h
IR
rda 11h
¿Cómo funciona este programa?
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18. Diapositiva 18
01h rda 10h
02h rda 11h
03h lda 10h
04h add 11h
05h wrt
06h end
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
DIRECCIÓN DATO
01h
…
10h 29
11h 6
…
99h
AC
29
PC
04h
IR
lda 10h
¿Cómo funciona este programa?
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19. Diapositiva 19
01h rda 10h
02h rda 11h
03h lda 10h
04h add 11h
05h wrt
06h end
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
DIRECCIÓN DATO
01h
…
10h 29
11h 6
…
99h
AC
29
AC
35
PC
05h
IR
add 11h
¿Cómo funciona este programa?
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20. Diapositiva 20
01h rda 10h
02h rda 11h
03h lda 10h
04h add 11h
05h wrt
06h end
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
AC
35
PC
06h
IR
wrt
35
¿Cómo funciona este programa?
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21. Diapositiva 21
01h rda 10h
02h rda 11h
03h lda 10h
04h add 11h
05h wrt
06h end
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
AC
35
PC
07h
IR
end
35
¿Cómo funciona este programa?
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22. Diapositiva 22
01h rda 10h
02h rda 11h
03h lda 10h
04h add 11h
05h wrt
06h end
¿Existe otra
alternativa de
realizar este
programa?
¿Cómo funciona este programa?
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23. Diapositiva 23
La máquina comienza ejecutando la primera
instrucción que aparece.
01h lda #0
02h wrt
03h add #2
04h jmp 02h
¿Cómo funciona este programa?
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24. Diapositiva 24
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
01h lda #0
02h wrt
03h add #2
04h jmp 02h
AC
0
PC
02h
IR
lda #0
¿Cómo funciona este programa?
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25. Diapositiva 25
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
01h lda #0
02h wrt
03h add #2
04h jmp 02h
AC
0
0
PC
03h
IR
wrt
¿Cómo funciona este programa?
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26. Diapositiva 26
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
MR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
01h lda #0
02h wrt
03h add #2
04h jmp 02h
AC
0
0
AC
2
PC
04h
IR
add #2
¿Cómo funciona este programa?
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27. Diapositiva 27
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
01h lda #0
02h wrt
03h add #2
04h jmp 02h
AC
2
0
PC
02h
IR
jmp 02h
¿Cómo funciona este programa?
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28. Diapositiva 28
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
01h lda #0
02h wrt
03h add #2
04h jmp 02h
AC
2
0
PC
03h
IR
wrt
2
¿Cómo funciona este programa?
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29. Diapositiva 29
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
01h lda #0
02h wrt
03h add #2
04h jmp 02h
AC
2
0
AC
4
PC
04h
IR
add #2
2
¿Cómo funciona este programa?
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30. Diapositiva 30
01h rda 80h
02h rda 81h
03h lda 81h
04h jmz 08h
05h lda 80h
06h div 81h
07h jmp 09h
08h lda #0
09h wrt
10h end
¿Qué hace el
siguiente
programa?
¿Cómo funciona este programa?
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31. Diapositiva 31
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
PC
02h
IR
rda 80h
DIRECCIÓN DATO
01h
…
80h 15
81h
…
01h rda 80h
02h rda 81h
03h lda 81h
04h jmz 08h
05h lda 80h
06h div 81h
07h jmp 09h
08h lda #0
09h wrt
10h end
¿Cómo funciona este programa?
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32. Diapositiva 32
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
PC
03h
IR
rda 81h
DIRECCIÓN DATO
01h
…
80h 15
81h 5
…
01h rda 80h
02h rda 81h
03h lda 81h
04h jmz 08h
05h lda 80h
06h div 81h
07h jmp 09h
08h lda #0
09h wrt
10h end
¿Cómo funciona este programa?
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33. Diapositiva 33
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
PC
04h
IR
lda 81h
DIRECCIÓN DATO
01h
…
80h 15
81h 5
…
AC
5
01h rda 80h
02h rda 81h
03h lda 81h
04h jmz 08h
05h lda 80h
06h div 81h
07h jmp 09h
08h lda #0
09h wrt
10h end
¿Cómo funciona este programa?
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34. Diapositiva 34
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
PC
05h
IR
jmz 08h
DIRECCIÓN DATO
01h
…
80h 15
81h 5
…
AC
5
01h rda 80h
02h rda 81h
03h lda 81h
04h jmz 08h
05h lda 80h
06h div 81h
07h jmp 09h
08h lda #0
09h wrt
10h end
¿Cómo funciona este programa?
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35. Diapositiva 35
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
PC
06h
IR
lda 80h
DIRECCIÓN DATO
01h
…
80h 15
81h 5
…
AC
5
01h rda 80h
02h rda 81h
03h lda 81h
04h jmz 08h
05h lda 80h
06h div 81h
07h jmp 09h
08h lda #0
09h wrt
10h end
AC
15
¿Cómo funciona este programa?
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36. Diapositiva 36
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
PC
07h
IR
div 81h
DIRECCIÓN DATO
01h
…
80h 15
81h 5
…
AC
15
01h rda 80h
02h rda 81h
03h lda 81h
04h jmz 08h
05h lda 80h
06h div 81h
07h jmp 09h
08h lda #0
09h wrt
10h end
AC
3
¿Cómo funciona este programa?
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37. Diapositiva 37
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
PC
08h
IR
jmp 08h
DIRECCIÓN DATO
01h
…
80h 15
81h 5
…
PC
09h
01h rda 80h
02h rda 81h
03h lda 81h
04h jmz 08h
05h lda 80h
06h div 81h
07h jmp 09h
08h lda #0
09h wrt
10h end
AC
3
¿Cómo funciona este programa?
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38. Diapositiva 38
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
PC
10h
IR
wrt
01h rda 80h
02h rda 81h
03h lda 81h
04h jmz 08h
05h lda 80h
06h div 81h
07h jmp 09h
08h lda #0
09h wrt
10h end AC
3
3
¿Cómo funciona este programa?
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39. Diapositiva 39
Unidad central
de proceso
CPU
Unidad
de control
UC
Unidad
Aritmética
y lógica
ALU
PC IR
AR AC
DR
Unidad
de
Memoria
Unidad
de
E/S
Dispositivos
periféricos
PC
10h
IR
wrt
01h rda 80h
02h rda 81h
03h lda 81h
04h jmz 08h
05h lda 80h
06h div 81h
07h jmp 09h
08h lda #0
09h wrt
10h end AC
3
3
¿Cómo funciona este programa?
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40. Diapositiva 40
¿Qué pasó …?
01h rda 80h
02h rda 81h
03h lda 81h
04h jmz 08h
05h lda 80h
06h div 81h
07h jmp 09h
08h lda #0
09h wrt
10h end
¿Qué pasó con
la
instrucción
lda #0?
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41. Diapositiva 41
Ahora usted solito …
Evaluar la función:
(3*x + 5) / x si x > 0
f(x)
5*x2 si x <= 0
00h rda 80h
01h lda 80h
02h jmz 08h
03h jml 08h
04h mul #3
05h add #5
06h div 80h
07h jmp 0Ah
08h mul #5
09h mul 80h
0Ah wrt
0Bh end
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42. Diapositiva 42
01h rda 90h
02h lda [80h]
03h add #15
04h wrt
05h end
DIRECCIÓN DATO
01h rda 90h
02h lda [80h]
03h add #15
04h wrt
05h end
…
80h 90h
…
90h
¿Cómo funciona este programa?
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