Práctica 2.1_MohamedEloualiLakssiouar

23/10/2024

Arquitectura de John Von Neumann

Mohamed Elouali Lakssiouar/ 1ºBach

John von Neumann nació el 28 de diciembre de 1903 en Budapest, Hungria, y murió el 8 de febrero de 1957 en Washington D.C., USA. Su verdadero nombre es János Neumann. Fue un brillante polímata del siglo XX que realizó importantes contribuciones científicas en materias tan diversas como matemáticas, mecánica cuántica, teoría computacional e, incluso, economía y política. Fue un niño prodigio que a los seis años dividía mentalmente números de ocho dígitos. En la década de los 30 emigró a los Estados Unidos, donde más tarde se nacionalizó, aceptando una oferta de profesor en la Universidad de Pricenton.El primer ordenador de propósito general —ENIAC (Computador e Integrador Numérico Electrónico)— fue construido por los ingenieros John Prepert Eckert y John William Mauchly en 1945. Este ordenador podía, en la práctica, reproducir cualquier algoritmo siempre que se configuraran las instrucciones reconectando cables de forma adecuada. Este era un proceso largo y tedioso, muy limitado por el número de cables y, por tanto, del tamaño del propio ordenador.Von Neumann fue quien consiguió diseñar un ordenador al que se le podían introducir instrucciones de manera electrónica. En su prototipo era suficiente con insertar las instrucciones mediante un lector-grabador de cinta magnética. La arquitectura del ordenador propuesto se conoce hoy en día como arquitectura Von Neumann. En 1945 Von Neumann hizo circular un borrador donde detallaba cómo construir ordenadores usando esta arquitectura, que recibieron el nombre de ordenadores de propósito general con “capacidad para almacenar programas”. Hoy en día, todos los computadores modernos son de este tipo.

antes de todo...

¿QUIÉN ERA JOHN VON NEUMANN?

PARTES DE LA ARQUITECTURA DE JOHN VON NEUMANN

DispositivosDe Salida

Puntos desde los cuales el ordenador se puede comunicar con nosotros.

UnidadDeControl

Se encarga de leer las instrucciones (de los programas almacenados en la memoria) y se encarga de enviar las ordenes a los componentes del procesador para que ejecuten las instrucciones.

UnidadLógicoAritmética

La unidad aritmético lógica es la encargada de realizar todas las operaciones aritméticas (sumas, multiplicaciones...) y lógicas (comparaciones).

Memoria

La memoria RAM es bastante sencilla, en comparación con la CPU, se podría decir que es una tabla, que contiene la dirección (o lugar) donde está cierto dato y el contenido del propio dato.

DispositivosDeEntrada

Permite la comunicación con el mundo exterior de los computadores, son otros dispositivos que reciben los resultados y que le transmiten la información al computador para su procesamiento.

UNIDAD DE CONTROL

Se encarga de leer las instrucciones máquina almacenadas en la memoria principal y de generar las señales de control necesarias para controlar y coordinar el resto de las unidades funcionales de un ordenador, con el fin de ejecutar las instrucciones leídas. Partes fundamentales:

• Contador de programa: Registro que apunta a la dirección de memoria de la próxima instrucción a ejecutar. Se incrementa automáticamente después de ejecutar cada instrucción.
• Registro de instrucción: Guarda la instrucción que se está ejecutando.
• Decodificador: Interpreta la instrucción a ejecutar.
• Reloj: Genera una señal de sincronía.
• Secuenciador: Activa en el orden adecuado las diferentes unidades funcionales para ejecutar la instrucción.

Los dos tipos más frecuentes de unidades de control son:

• Cableada: La lógica de las operaciones está implementada mediante hardware.
• Microprogramada: Se trata de una pequeña CPU en miniatura que puede programarse para realizar diferentes tareas. Son más flexibles pero más lentas.

En computación, la unidad aritmético lógica, también conocida como ALU (siglas en inglés de arithmetic logic unit), es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación, etc.) y operaciones lógicas (si, y, o, no), entre dos números. Muchos tipos de circuitos electrónicos necesitan realizar algún tipo de operación aritmética, así que incluso el circuito dentro de un reloj digital tendrá una ALU minúscula que se mantiene sumando 1 al tiempo actual, y se mantiene comprobando si debe activar el pitido del temporizador, etc. Por mucho, los más complejos circuitos electrónicos son los que están construidos dentro de los chips de microprocesadores modernos como el Intel Core i7 o el Phenom II. Por lo tanto, estos procesadores tienen dentro de ellos un ALU muy complejo y potente. De hecho, un microprocesador moderno (y los mainframes) pueden tener múltiples núcleos,cada núcleo con múltiples unidades de ejecución, cada una de ellas con múltiples ALU. Muchos otros circuitos pueden contener en el interior una unidad aritmético lógica: unidades de procesamiento gráfico como las que están en las GPU NVIDIA y AMD, FPU como el viejo coprocesador matemático 80387, y procesadores digitales de señales como los que se encuentran en tarjetas de sonido Sound Blaster, lectoras de CD y los televisores de alta definición. Todos éstos tienen en su interior varias ALU potentes y complejas.

UNIDAD LÓGICO-ARITMÉTICA

Memoria

• RAM significa (Random Access Memory, memoria de acceso aleatorio) lo que quiere decir, que su funcionamiento está optimizado para guardar los datos de forma no contigua.
• La memoria RAM representa a la memoria principal en la arquitectura Von Neumann.

Físicamente, los módulos de memoria RAM son pequeñas tarjetas de circuito impreso a las que se sueldan los chips de memoria, por una o por ambas caras. Llevan en uno de sus cantos una fila de pines o contactos metálicos para insertarlos en los zócalos de memoria de la placa base. Todas las memorias RAM actuales son SD-RAM que significa Syncronic Dynamic-Random Access Memory. Síncrona dinámica: Dinámica porque necesita refrescar la información constantemente, y síncrona, porque lo hace a golpe de reloj. La memoria RAM es volátil, lo que significa que cuando se apaga el ordenador se borra el contenido, por eso sirve para almacenar instrucciones y datos en la ejecución de programas, pero necesitamos los discos duros para almacenar de forma permanente los resultados.

Un dispositivo de entrada es un equipo o un componente que permite ingresar información a una unidad de procesamiento. Algunos ejemplos de dispositivos de entrada son el teclado, el ratón (mouse), el escáner, la cámara web (webcam), el lápiz óptico (stylus) y el micrófono. La forma en la que el usuario interactúa con ellos es muy variada y tiene, en cada caso, un propósito diferente, que puede ser la digitalización de un texto o de una imagen, la captura de una secuencia de vídeo o la grabación de una canción, entre tantas otras posibilidades. Tomemos el caso de los videojuegos. Puede decirse que un dispositivo de entrada es un artefacto que el usuario utiliza para dar instrucciones al sistema, como sucede al controlar a un personaje. Un joystick, un gamepad, una palanca de mando (flight stick) y los pedales para juegos, así, son otros ejemplos de dispositivos de entrada. Estos aparatos son los que permiten introducir la información, que luego se plasma de distintas maneras o genera diferentes efectos.

DISPOSITIVOS DE ENTRADA

DISPOSITIVOS DE SALIDA

En informática, los dispositivos de salida son aquellos aparatos que forman parte del hardware y que transmiten la información proveniente de una computadora hacia al usuario u otra computadora o red. Por ejemplo: monitor, parlantes, impresora. También llamados “periféricos de salida”, estos dispositivos se conectan a la unidad de procesamiento y se encargan de presentar los datos procesados de forma comprensible para el usuario. Esta información llega al usuario en forma de audio, imagen, video, texto, gráfico, entre otras. Los dispositivos de salida se conectan a la computadora por medio de un cable o de forma inalámbrica (en las computadoras portátiles, algunos periféricos de salida ya vienen incorporados) y permiten que la información de una computadora pueda verse, escucharse o reproducirse. Estos periféricos se diferencian de los periféricos de entrada, que son aquellos que permiten introducir dentro de un aparato la información del medio externo. Por ejemplo: el teclado, el mouse o el micrófono. Estos dos tipos de dispositivos son fundamentales dentro de la informática porque permiten al usuario relacionarse con la información que procesa un aparato. También existen los periféricos que son, al mismo tiempo, de entrada y de salida, porque envían y reciben información.

• John von Neumann
• John von Neumann y sus aportaciones a la historia moderna
• John von Neumann, el matemático que diseñó los ordenadores modernos | Café y teoremas | Ciencia |
• EL PAÍS ¿Cómo funciona la computación actual?: funcionamiento de la arquitectura de Von Neumann
• Arquitectura de Von Neumann - Wikipedia, la enciclopedia libre

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