Máquina de von Neumann Jerarquía de Niveles Lic.Ms. William … · Conecta con el mundo exterior...
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Máquina de von Neumann
Jerarquía de Niveles
Lic.Ms. William Alexander Flores Cardona
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Antes: programar era conectar cables… (ENIAC)
Hacer programas era mas una cuestión de ingeniería electrónica
Cada vez que había que calcular algo distinto había que reconectar todo.
Imaginen eso !
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1903 – 1957
Matemático
Publicó y publicitó la idea de programa almacenado en memoria
1945: “Primer Borrador de un Reporte sobre la EDVAC”
EDVAC = Electronic Discrete VAriable Computer
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Los datos y programas se almacenan en una misma memoria de lectura-escritura
Los contenidos de esta memoria se acceden indicando su posición sin importar su tipo.
Ejecución en secuencia (salvo que se indique lo contrario).
Representación Binaria
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3 componentes principales: ◦ CPU:
Unidad de Control, Unidad aritmético lógica (ALU), Registros
◦ Memoria principal: Almacena programas y datos
◦ Sistema de Entrada/Salida Conecta con el mundo exterior
Procesamiento secuencial de instrucciones
Datos binarios
Un sistema de interconexión ◦ Conecta la memoria y unidad de control mediante un camino
único (ya sea físico o lógico). ◦ Este camino único fuerza la alternación entre ciclos de lectura y
ejecución. ◦ Por eso se lo suele citar como el cuello de botella de Von
Newman
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Unidad de Control (UC) Controla todos los componentes Interpreta instrucciones ◦ Decodifica y Ejecuta instrucciones. ◦ Transforma instrucciones en órdenes a otros componentes ◦ Puede ser programada por hardware (cableada) y “microprogramada” (varias microinstrucciones por instrucción)
Unidad Aritmético Lógica (ALU) Realiza operaciones matemáticas y lógicas ◦ Sumas, restas, multiplicaciones ◦ Operaciones lógicas: And, Or, Xor ◦ Desplazamientos y rotaciones de datos
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Registros Almacenan datos binarios Acceso rápido Tamaño fijo De propósito general (programas) Específicos ◦ Acumulador ◦ Program counter ◦ Puntero a memoria
DataPath Conexionado interno que comunica la UC con las otras
unidades y registros. Mueve datos entre los diferentes componentes Controlado por un reloj.
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1. UC obtiene la próxima instrucción de memoria (usando el registro PC)
2. Se incrementa el PC
3. La instrucción es decodificada a un lenguaje que entiende la ALU
4. Obtiene de memoria los operandos requeridos por la instrucción
5. La ALU ejecuta y deja los resultados en registros o en memoria
6. Volver al paso 1
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La unidad de control levanta la próxima de memoria usando el “contador de programa” (o RPI) que dice en que dirección esta la próxima instrucción.
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La instrucción es decodificada a un lenguaje que entiende la ALU (unidad aritmética lógica).
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Cada operando requerido para ejecutar es levantado de la memoria principal y ubicado en registros dentro de la CPU.
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La ALU ejecuta la instrucción y coloca los resultados en registros o en memoria.
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Procesador-memoria ◦ Transferencia de datos entre la CPU y la memoria
Procesador-E/S ◦ Transferencia de datos entre la CPU y un modulo de
E/S
Procesamiento de datos ◦ Alguna operación aritmética o lógica sobre los datos
Control ◦ Alteración de la secuencia de operaciones
◦ Ej.: jump
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