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Arquitectura de von Neumann - Coggle Diagram
Arquitectura de von Neumann
1.Definición y diferencia con la arquitectura Harvard
La arquitectura Harvard, en contraste, tiene memorias separadas para instrucciones y datos
La mayoría de las computadoras modernas se basan en la arquitectura de von Neumann, aunque pueden incluir dispositivos adicionales para gestionar interrupciones externas (como ratón y teclado)
Utiliza un único dispositivo de almacenamiento para instrucciones y datos
Origen y desarrollo histórico
Surge a raíz del trabajo de John von Neumann en 1945, durante su colaboración en el proyecto ENIAC en Los Álamos
Von Neumann propuso en 1949 que la información de instrucciones y datos se almacenara en la misma memoria en código binario, solucionando el problema del recableado de máquinas anteriores
Inspirado en ideas previas de Alan Turing sobre la máquina universal y almacenamiento de instrucciones y datos en la misma memoria
3.Organización y componentes básicos
Unidad aritmético-lógica (ALU)
Unidad de control
Bus de datos (medio de transporte de datos)
Dispositivo de entrada/salida
Memoria
4.Secuencia de funcionamiento de una computadora con arquitectura von Neumann
Enciende la máquina y obtiene la instrucción desde la memoria en la dirección del contador de programa, almacenándola en el registro de instrucción
Incrementa el contador de programa para apuntar a la siguiente instrucción
La unidad de control decodifica la instrucción y coordina los componentes para realizar la operación requerida
Ejecuta la instrucción, pudiendo modificar el valor del contador del programa, permitiendo operaciones repetitivas y decisiones condicionales basadas en operaciones aritméticas y lógicas
Cuello de botella de von Neumann y sus impactos
La transferencia de datos entre CPU y memoria limita el rendimiento, debido a la menor velocidad de comunicación comparada con la velocidad de procesamiento de la CPU
Esto provoca que la CPU quede esperando por datos, reduciendo la eficiencia del sistema (conocido como "cuello de botella")
La velocidad de transferencia no ha aumentado al mismo ritmo que la capacidad de procesamiento y memoria, agravando el problema
Concepto de programa almacenado y evolución
Antes, los programas requerían reconfiguración física del hardware, lo que era laborioso y limitaba la flexibilidad
El concepto de programa almacenado permite que las instrucciones se guarden en memoria y puedan ser modificadas durante la ejecución
Esto facilitó la creación de programas que pueden modificar sus propias instrucciones, como los ensambladores y compiladores
7.Primeras computadoras basadas en arquitectura von Neumann
Modelos pioneros utilizados por universidades y centros de investigación, como IAS en Princeton, MANIAC I en Los Álamos, y EDVAC
Algunas de las primeras máquinas de programa almacenado incluyen SSEM, ENIAC, BINAC, Manchester Mark I, EDSAC, entre otras