Modelo Von Neumann

Hardware:



Los ordenadores actuales siguen el modelo de la arquitectura de Von Neumann con pequeñas variaciones. Con este modelo, el ordenador puede ser programado para resolver todo tipo de problemas sin que ello implique cambiar sus componentes hardware. El esquema es el siguiente:





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Veamos con detalle las distintas partes del modelo.

A) Unidad Centralde Proceso (UCP) o Central Processing Unit (CPU).

Es el módulo encargado de la ejecución en forma secuencial de las instrucciones que componen un programa. Está formado por los siguientes elementos:

Unidad Aritmético-Lógica (UAL) o Arithmetic Logic Unit (ALU): Se encarga de efectuar las operaciones que indican las instrucciones del programa que se esta ejecutando. Por ejemplosumas, restas, mayor que, menor que, desplazamientos, etc.

Unidad de Control (UC): Esta unidad se encarga de generar las señales necesarias para que los demás componentes ejecuten de forma adecuada las instrucciones del programa. Interpreta la información recibida, la procesa, y envía las órdenes adecuadas al resto de componentes.

Registros: Son unos almacenestemporales para datos y direcciones que utilizan la ALU y la UC. Son de acceso muy rápido. Podemos encontrar el registro de instrucción (instrucción que se esta generando), de programa (dirección de memoria de la siguiente instrucción a ejecutar), acumulador (almacena los resultados de las operaciones), etc.

Tipos de registros:

▪ Registro Buffer de Memoria (RBM).Contiene el dato que se va a escribir en la memoria, o almacena el dato leído de ésta.

▪ Registro de Dirección de Memoria (RDM). Especifica la dirección de memoria de la palabra que se va a escribir o leer.

▪ Registro de Dirección de E/S (RDE/S). Es similar al RDM. Especifica un dispositivo de E/S.

▪ Registro Buffer de E/S (RBE/S). Semejante al RBM. Se utiliza paraintercambiar datos entre el módulo de E/S y la UCP.

▪ Registro de Instrucción (IR). Contiene el código de operación de la instrucción que se está ejecutando.

▪ Contador de Programa (PC). Contiene la dirección de la siguiente instrucción que se buscará de la memoria.

▪ Acumulador (Ac). Almacena temporalmente los operandos y los resultados de las operaciones de laUAL.

Reloj: Proporciona una sucesión de impulsos eléctricos a intervalos constantes, estableciendo así los ciclos se trabajo de la CPU y en consecuencia del PC.

B) Unidad de Memoria.

La unidad de memoria se encarga de almacenar las instrucciones que componen los programas y los datos que estos procesaran.

C) Unidad de Entrada/Salida (E/S).

La unidad de E/Sesta compuesta por todos aquellos dispositivos que suministran información a la CPU y la memoria (discos, teclado, ratón, etc). También aquellos que se utilizan para mostrar información al usuario (monitor, impresora, etc).

D) Buses.

Son los circuitos que intercomunican los distintos componentes. Un bus está formado por un conjunto de conductores. El número de conductoresdeterminara la cantidad de información que transmite simultáneamente (ancho de bus). En lo referente a la estructura de interconexión mediante buses, existen de 2 tipos:

Bus único: Considera a la memoria y a los periféricos como posiciones de memoria, y hace un símil de las operaciones de E/S con las de escritura/lectura en memoria. Este tipo de bus no permite controladores DMA (Direct Access Memory).Un controlador DMA permite a cierto tipo de componentes acceder a la memoria del sistema para leer o escribir independientemente de la CPU principal. Muchos sistemas hardware utilizan DMA, incluyendo controladores de unidades de disco, tarjetas gráficas y tarjetas de sonido. DMA es una característica esencial en todos los ordenadores modernos, ya que permite a dispositivos de...