Blog de Pablo Muerza: LA ARQUITECTURA DE VON NEUMANN

Biografía de Von Neumann

John von Neumann nació el 28 de diciembre de 1903 en Budapest, y murió el 8 de febrero de 1957, en Washington, D.C., Estados Unidos. Fue un matemático que realizó contribuciones fundamentales en física cuántica, análisis funcional, teoría de conjuntos, ciencias de la computación, economía, análisis numérico, cibernética, hidrodinámica, estadística y muchos otros campos.1 Está considerado como uno de los más importantes matemáticos de la historia moderna.

Estructura básica de un sistema informático

Subsistema físico: asociado al hardware. Incluye entre otros elementos la CPU, memoria principal, la placa base, periféricos de entrada y salida, etc.

Subsistema lógico: asociado al software y la arquitectura. Incluye al sistema operativo, el firmware, las aplicaciones y las bases de datos.

Arquitectura de Von Neumann

En la actualidad se utilizan dos tipos principales de ordenadores: Analógicos y Digitales. Hay muchas opciones posibles a la hora de elegir como hacer un ordenador digital. La mas aceptada es la de Von Neumann. Consta de las siguientes partes:

Unidad de Memoria: Es la encargada de almacenar la información. Esta arquitectura se caracteriza por utilizar dicha unidad tanto par almacenar información como para almacenar programas.Aquí surge el concepto de programa almacenado. De esta manera, un ordenador puede utilizarse para varios cometidos sin necesidad de reprogramarlo.

Auxiliar: Esta memoria se usa como soporte de respaldo de información pudiendo situarse en medios extraíbles o en red.

Secundaria: A la memoria secundaria también es conocida como memoria de disco. Se utiliza para almacenar información de forma permanente, por lo que es de alta capacidad.

Memoria RAM: Es el bloque que constituye realmente la unidad de memoria. Se emplea para almacenar datos y programas de forma temporal.

Caché: El caché es una memoria intermedia entre la CPU y la UM utilizada como apoyo para acelerar los accesos de la CPU a la UM. La caché esta dispuesta en varios niveles (L1,L2,L3,L4) siendo la L1 la más rápida y de menor capacidad, y la L4 la mas lenta y de mayor capacidad.

Registros: Son memorias de alta velocidad y baja capacidad utilizadas para el almacenamiento intermedio de datos en las unidades funcionales, especialmente en la UC y la UAL.

Unidad Central de Proceso (CPU): Es el circuito integrado constituido por millones de componentes electrónicos. Se encarga de interpretar las instrucciones contenidas en los programas y procesa los datos. Está constituida por:

Unidad de Control (UC): Es la encargada de buscar las instrucciones de la unidad de memoria, interpretarlas y generar en cada momento las ordenes necesarias para ejecutar la operación requerida por cada instrucción. El rendimiento del ordenador dependerá de como funcione esta unidad. Es la encargada de buscar las instrucciones de la unidad de memoria, interpretarlas y generar en cada momento las ordenes necesarias para ejecutar la operación requerida por cada instrucción. Está compuesta por:

-Circuito de control (Formado por un decodificador y un secuenciador)
-Reloj
-Registros

Unidad Aritmético-Lógica (UAL): En computación, la unidad aritmético lógica, también conocida como ALU (siglas en inglés de arithmetic logic unit), es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre dos números. Los más complejos circuitos electrónicos son los que están construidos dentro de los chips de microprocesadores modernos. Por lo tanto, estos procesadores tienen dentro de ellos un ALU muy complejo y potente. La mayoría de las ALU pueden realizar las siguientes operaciones: Operaciones aritméticas de números enteros, Operaciones lógicas de bits y Operaciones de desplazamiento de bits.

Unidad de Entrada/Salida: Es la encargada de establecer la comunicación entre el usuario y la CPU. Para llevar a cabo el enlace utiliza unos dispositivos denominados periféricos. Pueden ser de entrada, salida o de los dos sentidos.