Arquitectura de von newman

1. ARQUITECTURA DE LA COMPUTADORA IBM-PC
 
1.1 Arquitectura de computadoras
 
Cuando se describe una computadora se debe distinguir entre arquitectura y organización.
 
La arquitectura de computadoras se refiere a los atributos de un sistema que son visibles a un programador, es decir aquellos atributos que tienen un impacto directo en la ejecución lógica de un programa. Ejemplos deatributos arquitectónicos: conjunto de instrucciones, número de bits usados para representar datos, mecanismos de entrada salida y técnicas de direccionamiento de memoria.
 
La organización de computadoras se refiere a las unidades funcionales y sus interconexiones, que materializan especificaciones arquitectónicas. Ejemplos de atributos de organización: son los detalles del hardware transparentes parael programador, tales como señales de control, interfaces entre la computadora y los periféricos y la tecnología de memoria utilizada.
 
Por poner un ejemplo, una cuestión de arquitectura es si la computadora tendrá la instrucción de multiplicar. Una cuestión de organización es si esa instrucción será implementada por una unidad especializada en multiplicar o por un mecanismo que haga un usoiterativo de la unidad de suma del sistema.
 
Muchos fabricantes de computadoras ofrecen una familia de modelos, todos con la misma arquitectura pero con diferencias en la organización. Una arquitectura puede sobrevivir muchos años, pero su organización cambia con la evolución de la tecnología. La arquitectura de la IBM Sistema 370 apareció por primera vez en 1970 e incluía varios modelos. Sepodía comprar un modelo barato y lento y si la demanda se incrementaba, se podía cambiar a un modelo más caro y rápido sin tener que abandonar el software que ya se había desarrollado.
 
Las funciones básicas que una computadora puede llevar a cabo son:
0         Procesamiento de datos
1         Almacenamiento de datos
2         Transferencia de datos
3         Control
 
Lacomputadora es una entidad que interactúa de alguna manera con su entorno externo. En general, todas sus conexiones con el exterior pueden ser clasificadas como dispositivos periféricos o líneas de comunicación. Hay cuatro componentes estructurales principales:
4         Unidad de Procesamiento Central (CPU): controla el funcionamiento de la computadora y lleva a cabo las funciones deprocesamiento de datos. Frecuentemente se le llama procesador.
5         Memoria Principal: almacena datos.
6         E/S: transfiere datos entre la computadora y el exterior.
7         Sistema de Interconexión (Bus del sistema): es un mecanismo que proporciona la comunicación entre la CPU, la memoria y E/S.
 
El componente más interesante y de algún modo el más complejo es la CPU, susprincipales componentes estructurales son:
8         Unidad de Control: controla el funcionamiento de la CPU y por tanto de la computadora.
9         Unidad Aritmética y Lógica (ALU): lleva a cabo las funciones de procesamiento de datos.
10         Registros: proporciona almacenamiento interno para la CPU.
11         Interconexión interna de la CPU: son mecanismos que proporcionancomunicación entre la unidad de control, ALU y registros.
 

1.2 Arquitectura de von Neumann
 
La ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer) fue la primera computadora electrónica de uso general en el mundo. Uno de los inconvenientes más grandes de la ENIAC era que tenia que ser programada manualmente mediante conmutadores y conectando y desconectando cables. El proceso deprogramación podría ser más fácil si el programa se representará en una forma adecuada para ser guardado en la memoria junto con los datos. Entonces, la computadora conseguiría sus instrucciones leyéndolas de la memoria, y se podría hacer o modificar un programa escribiendo en una zona de memoria.
 
Esta idea conocida como concepto de programa almacenado, se atribuye a los diseñadores de la ENIAC,...