Arquitectura de las computadoras

Arquitectura de Von Neumann

Es una familia de arquitecturas de computadoras que usan el mismo dispositivo de almacenamiento para las instrucciones y para los datos, ahora la mayoría de las computadoras están basadas en esta arquitectura, aunque pueden incluir otros dispositivos adicionales.
Programa Almacenado
El concepto del programa almacenado, fue establecido por el matemático John vonNeumann el 30 de junio de 1945 en un borrador sobre el diseño de la EDVAC. Von Neumann proponía que su programa y datos fueran almacenados en la memoria del computador. Además de esto el programa almacenado libraba y generalizaba el diseño del hardware para hacerlo independiente de cualquier problema y enfocado al control y ejecución del programa.
Sistema binario para fabricar computadoras
Unequipo utiliza el sistema binario para realizar todas sus funciones. La luz de Activar o Desactivar, es controlado por un interruptor. La computadora está diseñada sobre la base de numeración binaria, A la representación de un dígito binario se le llama bit (de binary digit) y al conjunto de 8 bits se le llama byte.
Componentes de la arquitectura de Von Neumann
 
Como funciona el CPU
El CPUrealiza tres operaciones básicas, puede leer datos, escribirlos en la memoria y procesarlos para eso usa los siguientes componentes:
El Instrucción Pointer le indica a la CPU en que lugar de la memoria necesita ser ubicada la instrucción.
Los Registros son lugares de almacenamiento temporario ubicados en la CPU. Un registro contiene datos que esperan ser procesados por cualquier instrucción, o datosque ya han sido procesados, como por ejemplo, la suma o resta de algún número, etc.
La unidad aritmética lógica es una especie de calculadora que ejecuta funciones matemáticas y lógicas dedicadas a las instrucciones.

Como funciona la unidad de control
Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas (interpretación) y ejecutarlas, empleando para ello la unidad deproceso. Las computadoras mas acutales utilizan la microprogramación. La microprogramación de la unidad de control se encuentra almacenada en una micromemoria, a la cual se accede de manera secuencial (1, 2, ..., n) para posteriormente ir ejecutando cada una de las microinstrucciones.
Como funciona la ALU
En esta sección de la CPU se realizan las operaciones aritméticas, lógicas, dedesplazamiento, de rotación de incremento. Uno de los operandos que intervienen en la operación a efectuar por la ALU, procede de un registro de 8bits, llamado Acumulador. El otro operando llega desde cualquier parte del sistema y se carga en un registro auxiliar. En los microprocesadores de 8bits, el resultado de la operación de la ALU se deposita en el Acumulador, que se emplea doblemente. Un registroespecial, denominado Registro de Estado, dispone de una serie de bits que actúan como señalizadores de alguna característica especiales que se haya producido en la ultima operación efectuada por la ALU.
Como funciona el BUS
En realidad, cada bus se halla generalmente constituido por entre 50 y 100 líneas físicas distintas que se dividen a su vez en tres subconjuntos:
El bus de direcciones, (tambiénconocido como bus de memoria) transporta las direcciones de memoria al que el procesador desea acceder, para leer o escribir datos. Se trata de un bus unidireccional.
El bus de datos transfiere tanto las instrucciones que provienen del procesador como las que se dirigen hacia él. Se trata de un bus bidireccional.
El bus de control (en ocasiones denominado bus de comando) transporta las órdenes ylas señales de sincronización que provienen de la unidad de control y viajan hacia los distintos componentes de hardware. Se trata de un bus bidireccional en la medida en que también transmite señales de respuesta del hardware.
Por lo general, dentro de un equipo, se distinguen dos buses principales:
el bus interno o sistema (FSB). El bus interno permite al procesador comunicarse con la...