ARQUITECTURA DE VON NEUMANN

“ARQUITECTURA DE VON NEUMANN”

La arquitectura Von Neumann, también conocida como modelo de Von Neumann o arquitectura Princeton, es una arquitectura de computadoras basada en la descrita en 1945 por el matemático y físico John von Neumann y otros, en el primer borrador de un informe sobre el EDVAC. Este describe una arquitectura de diseño para un computador digital electrónico con partes queconstan de una unidad de procesamiento que contiene una unidad aritmético lógica y registros del procesador, una unidad de control que contiene un registro de instrucciones y un contador de programa, una memoria para almacenar tanto datos como instrucciones, almacenamiento masivo externo, y mecanismos de entrada y salida. El significado ha evolucionado hasta ser cualquier computador de programaalmacenado en el cual no pueden ocurrir una extracción de instrucción y una operación de datos al mismo tiempo, ya que comparten un bus en común. Esto se conoce como el cuello de botella Von Neumann y muchas veces limita el rendimiento del sistema .El diseño de una arquitectura Von Neumann es más simple que la arquitectura Harvard más moderna, que también es un sistema de programa almacenado, perotiene un conjunto dedicado de direcciones y buses de datos para leer datos desde memoria y escribir datos en la misma, y otro conjunto de direcciones y buses de datos para ir a buscar instrucciones.
Un computador digital de programa almacenado es una que mantiene sus instrucciones de programa, así como sus datos, en memoria de acceso aleatorio (RAM) de lectura-escritura. Las computadoras de programaalmacenado representaron un avance sobre los ordenadores controlados por programas de la década de 1940, como la Colossus y la ENIAC, que fueron programadas por ajustando interruptores e insertando parches, conduciendo datos de la ruta y para controlar las señales entre las distintas unidades funcionales. En la gran mayoría de las computadoras modernas, se utiliza la misma memoria tanto paradatos como para instrucciones de programa, y la distinción entre Von Neumann vs. Harvard se aplica a la arquitectura de memoria caché, pero no a la memoria principal.
Las primeras máquinas de computación tenían programas fijos. Algunos equipos muy simples siguen utilizando este diseño, ya sea por motivos de simplificación o de formación. Por ejemplo, una calculadora de escritorio es (en principio) unacomputadora de programa fijo. En ella, se pueden hacer matemáticas básicas, pero no puede ser utilizada como procesador de texto o consola de juegos. Cambiar el programa de una máquina de programa fijo requiere re cablear, reestructurar, o rediseñar la máquina. Las primeras computadoras no eran tanto "programadas" ya que fueron "diseñadas". Solo se "reprogramaba" cuando era absolutamente posible,siendo un proceso laborioso, que comenzaba con diagramas de flujo y notas de papel, seguido de diseños de ingeniería detallada, y luego el muchas veces arduo proceso de re cablear físicamente y reconstruir la máquina. Podría tomar hasta tres semanas establecer un programa de ENIAC y conseguir que funcione.
Esta situación cambió con la propuesta de la computadora con programa almacenado. Unacomputadora de programa almacenado por diseño incluye un conjunto de instrucciones y puede almacenar en la memoria un conjunto de instrucciones (un programa) que detalla la computación.
Un diseño de programa almacenado también permite un código mutante. Una primera motivación para una instalación de este tipo fue la necesidad de que un programa incremente o modifique de otro modo la porción dedirección de instrucciones, lo cual, en los primeros diseños, tenía que hacerse manualmente. Esto llegó a ser menos importante cuando los registros índices y modos de direccionamiento se convirtieron en características habituales de la arquitectura de la máquina. Otro uso fue para incrustar datos frecuentemente usados en el flujo de instrucciones utilizando direccionamiento inmediato. El código mutante...