Arquitectura de computadoras.
Von Neumann vs Harvard
La arquitectura Von Neumann también conocida como arquitectura Princeton está basada en la descripción del físico y matemático Jhon Von Neumann en «el primer informe y borrador sobre el EDVAC».
Neumann definió el esquema de una computadora gobernada por una unidad central de procesamiento compuesta por dos partes:
- Unidad de control : Encargada de la gestión de las operaciones que tienen lugar en el sistema.
- Unidad aritmético lógica (ALU): Encargada de las operaciones matemáticas.
Esta unidad central de procesamiento estaba relacionada con dos conceptos:
- La unidad de memoria: Encargada de almacenar datos y registros.
- Dispositivos de entrada y salida: Encargados de la recepción y devolución de los datos.
El sistema según Neumann está interconectado por medio de buses (pueden ser en serie o paralelo), que son las vías físicas que permiten el intercambio de tres elementos que a su vez, dan nombre a los buses:
- Buses de dirección: Envía las direcciones de memoria que deben ser accedidas.
- Buses de control: Envía pulsos desde la unidad de control para controlar los procesos.
- Buses de datos: Envía los datos y las instrucciones.
Arquitectura general
A su vez, la unidad de control y la unidad aritmético lógica tienen una arquitectura definida.
Unidad de control:
La unidad de control es la encargada de gestionar los procesos que tienen y tendrán lugar en el sistema, consta de las siguientes partes:
- Reloj: Encargado de definir los tiempos emitiendo pulsos constantes, posee alimentación propia.
- Secuenciados o controlador: Genera las órdenes que controlarán los procesos a través de los buses de control, trabaja con las instrucciones cargadas en el registro de instrucción
- Registro de instrucción: Contiene la instrucción que se está ejecutando en ese momento y sirve de guía al secuenciador.
- Decodificador: Es el encargado de transformar la información del registro de instrucción y transmitirlo al secuenciador.
- Contador de programa: Es un pequeño registro que guarda la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar.
Unidad aritmético lógica:
La unidad aritmético lógico es la parte de la unidad central de procesamiento que se encarga de realizar las operaciones aritméticas, consta de las siguientes partes:
- Registros de entrada: Contienen los datos de los operandos sobre los que se van a realizar las operaciones.
- Circuito operacional: Es la parte central de la ALU, es la sección encargada de realizar las operaciones tras la recepción desde los registros de entrada de los operandos.
- Acumulador: Almacena los resultados de las operaciones y los envía por el bus de datos a la memoria central o a la unidad central.
- Registro de estado: Conjunto de biestables que guardan detalles de la última operación realizada.
Frente a la arquitectura Von Neumann se encuentra la arquitectura Harvard, la cual presenta una serie de diferencias fundamentales entre las que destacamos la posibilidad de una lectura y escritura concurrente o el hecho de que los datos y las instrucciones tengan diferentes memorias y buses.
