La arquitectura de Von Neumann

¿Quién era Von Neumann?   

Hoy, voy a hablar sobre la arquitectura de Von Neumann o arquitectura Princeton, sobre su diseño, de las partes que consta... Pero, ¿quién era Von Neumann, y de que manera contribuyó a la ciencia del siglo XX?

John Von Neumann fue un matemático húngaro-estadounidense que realizó numerosas aportaciones fundamentales en física cuántica, análisis funcional, teoría de conjuntos, y muchos otros campos. Una de sus más importantes contribuciones fue la arquitectura de computadoras (arquitectura de Von Neumann).

Describe una arquitectura de diseño para un computador digital, que consta de las siguientes partes:

Dentro de la CPU (Central Processing Unit) encontramos la unidad de control y la unidad aritmético-lógica:

- La unidad de control (UC), que dispone de un contador de programa (CP) y un registro de instrucción (RI). Su función es buscar las instrucciones en la memoria principal, decodificarlas y ejecutarlas.
- La unidad aritmético-lógica (ALU), contiene diversos registros, lleva a cabo operaciones aritméticas (como suma, resta, multiplicación...) y operaciones lógicas (si, y, o , no). Dispone de un registro acumulador (AC) y de un registro de estado (RE).

- La unidad de memoria principal, con el registro de intercambio (RI) y el registro de dirección (RD). La memoria principal esta formada por un conjunto de unidades denominadas palabras, y dentro de cada palabra guarda la información que forma una orden.

- Los registros se emplean para controlar instrucciones en ejecución, manejar direccionamiento de memoria y proporcionar capacidad aritmética. Algunos tipos de registros son los mencionados anteriormente.

- La unidad de entrada/salida. Esta unidad realiza una comunicación entre los periféricos y la CPU. Ésta no es un periférico sino un dispositivo que los gestiona siguiendo las órdenes de la CPU. La unidad de entrada/salida recibe de la unidad de control información del tipo de transferencia de datos que ésta realiza y el periférico que debe utilizar. Ésta unidad se encarga de seleccionar el periférico y de ejecutar la operación. Algunos de ejemplos de periféricos son: monitor, teclado, ratón, altavoces, micrófono...

Estos componentes necesitan comunicarse para transferir los datos, los buses son los encargados de realizar esa operación.
Hay tres tipos de buses:

- Buses de control: por este tipo de bus se envía los bits que indican las instrucciones.

- Buses de datos: envía los bits que conforma el dato, son bidireccionales y están compuestos por 8, 16, 32, 64 líneas.

- Buses de direcciones: es utilizado por el microprocesador para señalar la celda de memoria con el que se quiere operar. Este tipo de operación será de lectura o de escritura y los datos implicados viajarán por el bus de datos.