Arquitectura de Von Neumann
- 1. UNIVERSIDAD GERARDO BARRIOS CENTRO REGIONAL DE USULUTÁN FACULTAD DE CIENCIA Y TECNOLOGÍA CARRERA: Técnico En Ingeniería en Sistemas y Redes Informática CICLO: I DOCENTE: Licda. Carla Milagro López Vásquez MATERIA: Sistemas Operativos TEMA: Arquitectura de Von Neumann ALUMNO Victor René Medrano Alvarado …..USTS195115 FECHA DE ENTREGA: Martes 23 de Febrero de 2015
- 2. ARQUITECTURA DE VON NEUMANN Von Neumann habla de una arquitectura de computadoras basadas en la descrita en 1945 por el Matemático y Físico John Von Neumann y otros. Describe el primer borrador de un informé sobre el EDVAC. En este se describe la arquitectura de un tipo de computadora digital electrónico con partes que constan de elementos esenciales tales como: Unidad de Procesamiento: La cual contiene una unidad aritmético lógica y registros del procesador Unidad de Control: La cual contiene un registro de instrucciones y un contador de programa. Memoria: Que sirve para almacenar tanto datos como instrucciones de almacenamiento, almacenamiento masivo externo y mecanismos de entrada y salida El significado de la computadora ha evolucionado hasta ser cualquier computador de programa almacenado en la cual no puede ocurrir una extracción de instrucción y una operación de datos al mismo tiempo, ya que su bus lo comparten en común a este proceso se le conoce como el cuello de botella de von Neumann y muchas veces limita el rendimiento del sistema. Este diseño de la arquitectura de Von Neumann es más simple que la arquitectura de Harward más actualizada. Que también al mismo tiempo es un Sistema de programa almacenado que se basa en un conjunto dedicado de direcciones y buses de datos que lee datos desde la memoria y al mismo tiempo escribe datos en la misma, mientras el que otro conjunto de direcciones y buses de datos sirve para buscar instrucciones. Habla de la computadora digital de programa almacenado, que es la que mantiene sus instrucciones de programa, así como también sus datos en memorias de acceso RAM de lectura y escritura ¿Qué es la RAM?memoria de acceso aleatorio (Random-Access Memory, RAM) se utiliza como memoria de trabajo de computadoras para el sistema operativo, los programas y la mayor parte del software. En la RAM se cargan todas las instrucciones que ejecutan la unidad central de procesamiento (procesador) y otras unidades de cómputo. Se denominan “de acceso aleatorio” porque se puede leer o escribir en una posición de memoria con un tiempo de espera igual para cualquier posición, no siendo necesario seguir un orden para acceder (acceso secuencial) a la información de la manera más rápida posible.
- 3. Durante el encendido de la computadora, la rutina POST verifica que los módulos de RAM estén conectados de manera correcta. En el caso que no existan o no se detecten los módulos, la mayoría de tarjetas madres emiten una serie de sonidos que indican la ausencia de memoria principal. Terminado ese proceso, la memoria BIOS puede realizar un test básico sobre la memoria RAM indicando fallos mayores en la misma. En el año de 1940 las computadoras de programa almacenado presentaron un avance sobre los ordenadores controlador por programas como por Ejemplo: La Colossus La ENIAC Las cuales fueron programadas por ajustados interruptores e insertando parches conduciendo datos de la ruta y para controlar las señales entre distintas unidades funcionales. Hoy en día las computadoras modernas usan la misma memoria tanto para datos como para instrucciones de programa (Memoria cache). Hoy en día algunas computadoras siguen utilizando este mismo diseño, ya sea por motivos de simplificación o de formación, las primeras computadoras no eran tanto programadas, ya que fueron diseñadas, solo se reprogramaba, cuando era posible, siendo un proceso laborioso, que comentan en diagrama de flujoy notas de papel, seguido de diseños de ingeniería detallada. En ese tiempo tomaba un aproximado de hasta tres semanas establecer un programa de ENIAC y conseguir que funciones, había posibilidades que tuviera algún fallo y no funcionara. Todo cambio con la propuesta de la computadora con programa almacenado, incluye un conjunto de instrucciones y puede almacenar un conjunto de instrucciones, la capacidad de tratar instrucciones de la misma forma que si fueran datos es que hacen los ensambladores, compiladores, enlazadores, cargadores, y otras posibles herramientas de programación. En una escala menor, las intensivas operaciones respectivas E/S, como lo primeros manipuladores de imágenes Bit o los sombreadores de pixeles y vértices en los gráficos3d modernos. Estos solo podría acelerarse en los procesadores de propósito general con la tecnología “Compilación mosca” “Compilación en tiempo de ejecución” como por ejemplo Programas de código generado
- 4. La arquitectura de Von Neumann tiene ciertas ventajas y desventajas Ventajas Permite código automodificable Arquitectura electrónica fácil de diseñar Instrucciones y datos recuperados de forma secuencial Desventajas: Debido a que la memoria es común a los datos y las instrucciones, el proceso de ejecución de todo es más lento debido a dos accesos a memoria La limitación de la longitud de las instrucciones por el bus de datos, que hace que el microprocesador tenga que realizar varios accesos a memoria para buscar instrucciones complejas. La limitación de la velocidad de operación a causa del bus único para datos e instrucciones que no deja acceder simultáneamente a unos y otras, lo cual impide superponer ambos tiempos de acceso. En 1936 se describió una maquina hipotética que se llamó “Maquina Computadora Universal” y que ahora la conocemos como “Maquina de Turing Universal” esta máquina se caracterizaba por tener infinito (Memoria en la Terminología actual) También en 1936, KonadZuse, anticipo dos solicitudes de patente que instrucciones de la maquina podían ser almacenadas en el mismo almacenamiento utilizando para los datos. Von Neumann estaba involucrado en el Proyecto Manhattan en el Laboratorio Nacional Los Álamos, el cual requería ingentes cantidades de cálculos. El término "von Neumann architecture" surgió del primer artículo de von Neumann: "FirstDraft of a Reportonthe EDVAC", fechado el 30 de junio de 1945, el cual incluía ideas de Eckert y Mauchly. El artículo fue leído por docenas de compañeros de trabajo de Von Neumann en América y Europa, e influenció la siguiente hornada de diseños de computadoras.
- 5. Por lo tanto, Von Neumann no se encontraba solo en el desarrollo de la idea de la arquitectura de programa almacenado, y Jack Copeland considera que es "históricamente inapropiado referirse a las computadoras electrónicas digitales de programa almacenado como 'máquinas de von Neumann'".7 Su colega del colegio Los Álamos, Stan Frankel dijo de las consideraciones de von Neumann con respecto a las ideas de Turing: Sé que en o alrededor de 1943 o '44 von Neumann era muy consciente de la importancia fundamental del papel de 1936 de Turing... Los trabajos tanto de von Neumann como de Turing, describían computadoras de programas almacenados, pero al ser anterior el artículo de von Neumann, consiguió mayor circulación y repercusión, así que la arquitectura de computadoras que esbozó adquirió el nombre de "arquitectura von Neumann". Esta máquina ha sido recientemente completada en América, pero el informe von Neumann inspiró la construcción de la EDSAC (calculadora automática de almacenamiento electrónico de retardo) en Cambridge (véase página 130). En 1947, Burks, Goldstine y Von Neumann, publicaron un informe en el que describen el diseño de otro tipo de máquina (una máquina paralela en este momento) que debería ser muy rápida, capaz de hacer 20.000 operaciones por segundo. Estos tubos son caros y difíciles para fabricar, así Von Neumann decidió construir una máquina basada en la memoria de Williams.
- 6. CONCLUSIÓN La mayoría de las computadoras que se usan en la actualidad usan la tecnología de Von Neumann, ya esta es necesaria porque describe las secciones principales de la computadoras, la unidad lógica y aritmética (ALU), la unidad de control, la memoria, y los dispositivos de entrada y salida (E/S), sin estas secciones la computadora no tendría el mismo funcionamiento ya que son necesarias.
- 7. DIAGRAMA ARQUITECTURA DE VICTOR RENE MEDRANO CPU MOTHEBOARD MSI MICROPROCESADOR CORE I7 MEMORIA RAM Teclado Mouse Scaner Micrófono Pantalla Webcam Otros SALIDA ENTRADA Impresora Discos Moden Pantalla USB speaker Otros