Arquitectura de von newman

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Ing. Gabriel Castillo Hernández


Arquitectura Von Newman

Facultad de Ingeniería
Universidad Nacional Autónoma de México
Capítulo
1


Funcionamiento de una computadora
El Procesador Ideal

El objetivo de este capítulo es presentar el funcionamiento general de una computadora constituida por una Unidad Central de Proceso (CPU) y su memoria principal. La arquitectura yoperación se presenta con base en una computadora idealizada (basada en la arquitectura propuesta por Von Newman) que denominaremos Procesador Ideal.

Arquitectura mínima de una computadora

Los componentes más elementales de una computadora son:
■ La unidad central de proceso. La tarea principal de la unidad central de proceso (o CPU por sus siglas en inglés) está encargada dela recuperación, interpretación y ejecución de las instrucciones de un programa. Dichas instrucciones se encuentran almacenadas en la memoria principal (o simplemente memoria) de la computadora.

■ La memoria principal. Es un arreglo consecutivo de celdas, cada celda tiene la capacidad de almacenar un número de dígitos binarios determinado (datos o instrucciones); además, cada celda esidentificada mediante un identificador único denominado dirección de la celda de memoria. En la memoria principal se almacenan tanto datos como los programas que operan sobre esos datos.

■ Canal de comunicación. Un canal de comunicación (o Bus) es básicamente un conjunto de líneas utilizadas para la transmisión de señales eléctricas, a menudo dichas señales representan valores binarios.Es importante resaltar el hecho de que un canal de comunicación es incapaz de retener información (en su expresión más sencilla un canal de comunicación es un conjunto de cables de cobre). En una computadora podemos distinguir los siguientes tipos de canales de comunicación:

1) Bus de datos. Utilizado para la transmisión de datos entre las celdas de memoria y el procesador, por esteviaja la información que almacenada en las celdas o la que se desea almacenar en ellas, este hecho implica que el Bus de datos es bidireccional (las señales –datos- viajan en ambos sentidos).

2) Bus de direcciones. Utilizado por el CPU para seleccionar la celda que desea utilizar, es decir permite comunicar la dirección de la celda. Por su naturaleza este Bus es unidireccional.3) Bus de control. Este canal de comunicación es empleado para transmitir señales de control desde el procesador y hacia el procesador. Señales típicas son la de selección de memoria, señales y la de lectura y/o escritura de memoria.

La figura 1 muestra el esquema arriba descrito.




Un análisis más detallado del CPU nos permite identificar los siguientes componentes:1) Registros asociados al manejo de la memoria:

■ Registro de dirección de memoria. El registro de dirección de memoria (o MAR Memory Address Register) es el registro empleado por el CPU para polarizar el bus de direcciones. Cada vez que el CPU necesita utilizar la memoria colocará en el MAR la dirección de la celda a emplear (ya sea para lectura o para escritura).■ Registro de retención de memoria. El registro de retención de memoria (o MBR Memory Buffer Register) tiene dos funciones básicas:

a) Durante la lectura de la memoria debe censar las líneas del Bus de datos y retener dichos valores. Previamente la celda de la cual se está recuperando la información ha colocado su información en el Bus de datos y lo mantiene sin cambio porunos instantes.

b) Durante la escritura a una celda de memoria proporciona al Bus de datos el valor que el CPU desea colocar en memoria, manteniendo estables las señales por un periodo de tiempo.

4) Registros asociados a la ejecución de una instrucción:

■ Registros de instrucción. Recordemos que en la memoria se encuentra almacenado el programa que...
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