Arquitectura de neumann y harvard keneling gullo compu 1
- 1. UNIVERSIDAD NACIONAL EXPERIMENTAL POLITECNICA VICE-RECTORADO “LUIS CABALLERO MEJIAS” NÙCLEO CHARALLAVE MATERIA: COMPUTACION I ESPECIALIDAD: ING. MECATRONICA SECCION: I Arquitectura Von Neumann y Arquitectura Harvard PROFESORA: ALUMNA: GIOCONDA ECHENIQUE KENELING GULLO CHARALLAVE 06/09/2012
- 2. Arquitectura De Von Neumann ¿Qué es? Es una familia de arquitecturas de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los dato La mayoría de computadoras modernas están basadas en esta arquitectura, aunque pueden incluir otros dispositivos adicionales, (por ejemplo, para gestionar las interrupciones de dispositivos externos como ratón, teclado, etc.). Origen: El nacimiento u origen de la arquitectura Von Neumann surge a raíz de una colaboración en el proyecto ENIACdel matemático de origen húngaro, John Von Neumann. Este trabajaba en 1945 en el Laboratorio Nacional los Alamos cuando se encontró con uno de los constructores de la ENIAC. Compañero de Albert einstein, Kurt Godel, Alan Turing en Princeton, Von Neumann se interesó por el problema de la necesidad de recablear la máquina para cada nueva tarea. En 1949 había encontrado y desarrollado la solución a este problema, consistente en poner la información sobre las operaciones a realizar en la misma memoria utilizada para los datos, escribiéndola de la misma forma, es decir en código binario. 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 UNIVACI, fabricado en 1951 por la Sperry-Rand Corporation y comprado por la Oficina del Censo de Estados Unidos.
- 3. Organización: Los ordenadores con esta arquitectura constan de cinco partes: La unidad aritmético lógico ALU, la unidad de control, la memoria, un dispositivo de entrada/salida y el bus de datos que proporciona un medio de transporte de los datos entre las distintas partes. Un ordenador con esta arquitectura realiza o emula los siguientes pasos secuencialmente: Enciende el ordenador y obtiene la siguiente instrucción desde la memoria en la dirección indicada por el contador de programa y la guarda en el registro de instrucción. Aumenta el contador de programa en la longitud de la instrucción para apuntar a la siguiente. Decodifica la instrucción mediante la unidad de control. Ésta se encarga de coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar una función determinada. 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.
- 4. Diagrame de arquitectura de Von Neumann
- 5. Arquitectura de Harvard ¿Qué es? Originalmente el termino Arquitectura de Harvard hacia referencia a las arquitecturas de computadoras que utilizaban dispositivos de almacenamiento físicamente separados para las instrucciones y para los datos. Origen: El término proviene de la computadora Harvard Mark I, que almacenaba las instrucciones en cintas perforadas y los datos en interruptores. Todas las computadoras constan principalmente de dos partes, la CPU que procesa los datos, y la memoria que guarda los datos. Cuando hablamos de memoria manejamos dos parámetros, los datos en sí, y el lugar donde se encuentran almacenados (o dirección). Los dos son importantes para la CPU, pues muchas instrucciones frecuentes se traducen a algo así como "coge los datos de ésta dirección y añádelos a los datos de ésta otra dirección", sin saber en realidad qué es lo que contienen los datos.
- 6. Soluciones que ofrece: En los últimos años la velocidad de las CPUs ha aumentado mucho en comparación a la de las memorias con las que trabaja, así que se debe poner mucha atención en reducir el número de veces que se accede a ella para mantener el rendimiento. Si, por ejemplo, cada instrucción ejecutada en la CPU requiere un acceso a la memoria, no se gana nada incrementando la velocidad de la CPU (este problema es conocido como limitación de memoria). Se puede fabricar memoria mucho más rápida, pero a costa de un precio muy alto. La solución, por tanto, es proporcionar una pequeña cantidad de memoria muy rápida conocida con el nombre de memoria cache. Mientras los datos que necesita el procesador estén en la caché, el rendimiento será mucho mayor que si la caché tiene que obtener primero los datos de la memoria principal. La optimización de la caché es un tema muy importante de cara al diseño de computadoras. La arquitectura Harvard ofrece una solución particular a este problema. Las instrucciones y los datos se almacenan en cachés separadas para mejorar el rendimiento. Por otro lado, tiene el inconveniente de tener que dividir la cantidad de caché entre los dos, por lo que funciona mejor sólo cuando la frecuencia de lectura de instrucciones y de datos es aproximadamente la misma. Esta arquitectura suele utilizarse en DSPs, o procesador de señal digital, usados habitualmente en productos para procesamiento de audio y video. Entonces podemos decir que la arquitectura de computadoras es la parte mas importante del estudio general del computador.
- 7. Diagrama de Arquitectura de Harvard
- 8. Comparación entre Arquitectura de Von Neumann y Arquitectura de Harvard La comparación que existe entre la arquitectura de Neumann y la arquitectura de Harvard es que organizan funciones de los ordenadores las cuales son capaces de leer y escribir, pero el detalle y la diferencia esta en la arquitectura de Harvard ya que organiza pero emplean dos memorias separadas; es decir el programa en una memoria y los datos en otra memoria independiente. De igual forma en la arquitectura de Neumann se produce en la CPU una cierta ralentización debido a que instrucciones desde la memoria juntos con los datos deben pasar por un único canal llamado el bus de memoria. A este efecto se le conoce como el cuello de botella de Von Neumann. Mientras que en la arquitectura de Harward puede evitarlo de cierto modo, pero su mayor complejidad solo compensa cuando el flujo de instrucciones y de datos es mas o menos el mismo. Por eso no es ampliamente utilizada en ordenadores de propósito general, sin embargo si se utiliza en algunos casos para construir procesadores de señal(DSP).