Arquitectura Von Neumann

ARQUITECTURA

MODELO DE VON NEUMAN

Tendencias actuales:
Las tendencias actuales tienden a aumentar la velocidad de los computadores en cuanto al Hardward, por dos caminos:

A) Computadores con conjunto reducido de instrucciones(RISC): en estadísticas se ha comprobado que hay un conjunto de instrucciones que se utiliza muy poco y esto produce un retardo en las instrucciones másusadas.
B) Proceso paralelo: trata de procesar a la vez varias unidades de proceso. La forma más frecuente es la segmentación, que consiste en procesar a la vez varias instrucciones aunque estén cada una en distinta frase.
Otras formas de procesa en paralelo requieren múltiples procesadores. En este caso, es necesario dividir el programa en partes para resolver cada parte en un procesador.Modelo de Von Neumann:
Este es el modelo de la estructura de los computadores actuales. Los elementos esenciales son memoria y un procesador. La memoria es el lugar de almacenamiento donde se guardan instrucciones y datos de los programas que se están ejecutando en un momento dado; esto significa que en un momento dado una palabra puede ser un dato o una instrucción.
El procesador es unintérprete de un juego de instrucciones, sus funciones son:

A) Extraer la instrucción de memoria y decodificarla.
B) Ejecutar la instrucción.
C) Localizar la siguiente instrucción para volver al primer paso.

Este proceso continuará constantemente y de esta forma el ordenador podrá ejecutar cualquier tipo de programa por grande que fuese su complejidad. Evidentemente el procesador deberíallevar algún tipo de memoria interna con el fin de contener la información sobre los sucesivos estados por los que tiene que pasar para ejecutar cada una de las instrucciones (también contendrá información sobre la siguiente instrucción a ejecutar).
En la práctica esa memoria interna se materializa en los registros de la CPU, y así pues la mayoría de los computadores actuales siguen los mismospatrones que Von Newmann aunque se ha progresado mucho más en todos los aspectos.

Unidades funcionales:
En líneas generales los computadores actuales tienen los mismos bloques que los diseñados por Newmann; a esos bloques ahora les llamamos ”BLOQUES FUNCIONALES” y se esquematizan en la siguiente figura:
A continuación se presenta con más detalle la estructura interna de cada una de lasunidades funcionales:




Los registros más importantes son:

*El contador de programa (PC): contiene la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar.
*El registro de instrucciones (IR): en este registro se almacena la instrucción que se está ejecutando en cada momento.
*Los registros para el uso del programador: que hemos situado en la ALU y que puede tener diferentes estructuras según cualsea la organización interna del procesador.
*El registro de dirección de memoria (MAR): Contiene la dirección de memoria donde se va a leer o escribir.
*El Buffer de memoria (MB): también llamado MDR. Contiene la información leída en una operación de lectura; o la información ha escribir en una operación de escritura.

Ejecución de las instrucciones:
Un programa consta de una secuenciaordenada de instrucciones, el proceso de ejecución de cada una de esas instrucciones pasa por los siguientes ciclos o fases:

A)Fase de búsqueda: consiste en la lectura de la instrucción y la búsqueda de sus operandos; si los tiene.
B) Fase de ejecución: consiste en la ejecución de la instrucción.

BUSQUEDA: consta de 5 puntos:
a) Extraer de memoria la instrucción y llevarla al IR,para hacerlo se carga el PC en el MAR y el resultado obtenida se pasa al MB, acto seguido el MB se pasa al IR para que se decodifique dicha instrucción
b) se incrementa el contenido del PC para que contenga la dirección de la siguiente instrucción.
c) Determinar el tipo de instrucción que se ha extraído y el número de sus...