Modelo de Von Neumann

La maquina de Von Neumann tenia 5 partes básicas: La memoria, la unidad Aritmética lógica, la unidad de control del programa y los equipos de entrada y salida. La memoria constaba de 4096 palabras, cada una con 40 bits (0 o 1). Cada palabra podía contener 2 instrucciones de 20 bits o un número entero de 39 bits y su signo. Las instrucciones tenían 8 bits dedicados a señalar el tiempo de la misma y 12 bits para especificar alguna de las 4096 palabras de la memoria.

 Dentro de la unidad aritmética - lógica, el antecedente directo actual CPU (Unidad central de Proceso), había un registro interno especial de 40 bits llamado en acumulador. Una instrucción típica era sumar una palabra de la memoria al acumulador o almacenar éste en la memoria.

La máquina no manejaba la aritmética de punto flotante, porque Von Neumann pensaba que cualquier matemático competente debería ser capaz de llevar la cuenta del punto decimal (en este caso del punto binario), mentalmente.

Un elemento importante del hardware de la PC es la unidad del sistema, que contiene una tarjeta de sistema, fuente de poder y ranuras de expansión para tarjetas opcionales. Los elementos de la tarjeta de sistema son un microprocesador, memoria de solo lectura (ROM) y memoria de acceso aleatorio (RAM).

Aunque existen muchos tipos de computadoras digitales según se tenga en cuenta su tamaño, velocidad de proceso, complejidad de diseño físico, etc., los principios fundamentales básicos de funcionamiento son esencialmente los mismos en todos ellos.

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.

Funcionamiento de la arquitectura de Von Neumann


Para ver cómo funciona la arquitectura he creado una representación documentada del proceso.Este diseño de la arquitectura, como ya he comentado, es el básico (con acumulador como registro de entrada) y el ancho de los datos es de 8 bits. Las instrucciones están formadas por dos bloques de 4 bits, los primeros para instrucciones y los últimos para la dirección de la memoria.

Siempre que se usa en una instrucción un número está destinado a la dirección de memoria, donde se usa el verdadero número que se usará para una operación.

Actualmente se usan anchos de 32, 64 o 128 bits en computadoras, y no tiene porqué seguir el mismo patrón. Seguidamente voy a exponer varios patrones que se pueden dar, a fin de completar un poco más la representación que es muy simple al disponer solo de 8 bits.

  
# Tal como aparece en la representación
  
        0111 0011
  
        +------+------+
        | 0111 | 0011 |
        +------+------+
        |      | Dirección de memoria a usar
        | Instrucción
  
  
# Ejemplo con 16 bits y varios registros
    
        0011 1010 1001 0101
  
        +------+--------+--------+
        | 0011 | 101010 | 010101 |
        +------+--------+--------+
        |      |        | Registro de entrada 2
        |      | Registro de entrada 1
        | Instrucción
  
  
# Ejemplo con 32 bits, varios registros y lugar a almacenar resultado
  
        0011 1010 1001 0101 0011 0110 1110 0101
  
        +----------+----------+----------+----------+
        | 00111010 | 10010101 | 00110110 | 11100101 |
        +----------+----------+----------+----------+
        |          |          |          | Dirección de destino del resultado
        |          |          | Registro de entrada 2
        |          | Registro de entrada 1
        | Instrucción

BIBLIOGRAFÍA:

http://html.rincondelvago.com/modelo-de-von-neumann.html

http://www.sites.upiicsa.ipn.mx/polilibros/portal/polilibros/p_terminados/PolilibroFC/Unidad_II/Unidad%20II_6.htm

http://www.genbetadev.com/actualidad/como-funciona-la-computacion-actual-funcionaiento-de-la-arquitectura-de-von-neumann