COMPUTADOR

Präsentat

ion

Von Neumann

• En un proyecto importante Howard Aiken de la Universidad de Harvard desarrollo la computadora electromecánica MARK-I

• Mark-I fue precedida por Mark-II realizada con relevadores. Después realizó Mark-III y Mark IV realizadas con tubos.

• Estas computadoras tenían las memorias separadas para datos como para las instrucciones.

• Por tanto la arquitectura Harvard es conocida como aquella que tiene memoria separada para datos y programa .

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Arquitectura Harvard

Arquitectura von Neumann

• De lo indicado, en el computador se trabaja sobre

el resultado de la interacción entre el Hardware y

el software.

Computador

Hardware Software+

Arquitectura von Neumann

• La arquitectura Von Neumann se refiere a las arquitecturas

de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de

almacenamiento tanto para las intrucciones como para los

datos . El término se acuñó en el documento First Draft of a

Report on the EDVAC (1945), escrito por el conocido

matemático John von Neumann, que propuso el concepto de

programa almacenado.

• El concepto central en la Arquitectura Von Neumann es el de

programa almacenado, según el cual las instrucciones y los

datos tenían que almacenarse juntos en un medio común y

uniforme, en vez de separados, como hasta entonces se hacía.

Präsentat

ion

Estructura

Neumann vs Harvard

NEUMANN

• Una sola memoria principal para instrucciones y datos

• Un solo bus de datos que transfiere tanto datos como instrucciones

• Las instrucciones y datos no pueden ser procesadas al mismo tiempo

• La velocidad de procesamiento es mucho mayor que la velocidad de acceso a una sola memoria

• El procesador tiene una complejidad baja

HARVARD

• Memoria separada para instrucciones y datos

• Dos o mas buses, lo cual permite la transferencia simultanea de datos y programa

• La arquitectura es mas rápida porque permite el acceso simultaneo a instrucciones y datos

• La complejidad del sistema aumenta debido a la inclusión de rutas separadas para datos e instrucciones

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Las partes de una arquitectura Von Neumann son cinco:

La unidad aritmético-lógica o ALU,.- que opera datos binarios.

la unidad de control.-, que interpreta y provoca la ejecución de instrucciones

la memoria.-, que almacena datos como instrucciones.,

un dispositivo de entrada/salida.- controlados por la unidad de control.

y el bus de datos.- que proporciona los medios de transporte de los datos entre las

distintas partes.

Arquitectura von Neumann

Präsentat

ion

Los registros de la máquina

• Set of registers (storage in CPU)

– Memory Buffer Register (MBR)

– Memory Address Register (MAR)

– Instruction Register (IR)

– Instruction Buffer Register (IBR)

– Program Counter (PC)

– Accumulator (AC)

– Multiplier Quotient (MQ)

Präsentat

ion

Máquina von Neumann

Detalles de la estructura

máquina Von Neumann

(CC)

MBR:

Memory Buffer Register

Contiene una palabra que debe

ser almacenada en la memoria, o

es usado para recibir una palabra

procedente de la memoria.

MAR:

Memory Adress Register

Especifica la dirección en

memoria de la palabra que va a

ser escrita o leída en MBR.

IR:

Instruction Register

Contiene los 8 bits del código de

operación de la instrucción que se

va a ejecutar.

IBR:

Instruction Buffer Register

Empleado para almacenar

temporalmente la instrucción

contenida en la parte derecha de

una palabra en memoria.

PC:

Program Counter

Contiene la dirección de la próxima

pareja de instrucciones que van a

ser captadas de la memoria.

AC y MQ:

Accumulator y Multiplier

Quotient

Se emplean para almacenar

operandos y resultados de

operaciones de la ALU

temporalmente. Por ejemplo, el

resultado de multiplicar dos

números de 40 bits es un número

de 80 bits; los 40 bits más

significativos se almacenan en AC

y los menos significativos se

almacenan en MQ.

Präsentat

ion

Máquina von NeumannPrincipios:

1. Los datos y las instrucciones se almacenan en una sola

memoria de lectura-escritura.

2. Los contenidos de esta memoria se direccionan indicando

su posición, sin considera el tipo del de dato contenido en la

misma.

3. La ejecución se produce siguiendo una secuencia de

instrucción tras instrucción (a no se que dicha secuencia se

modifique explícitamente).

Marzo 2008 Diapositiva 11

La CPU de von Neumann

Arithmetic

Logic

Circuits

AC

Control Circuits

PC IRAR

DR

Main

Memory

C0

C1

C2

C12

Flags

...Devices

ALU:

Arithmetic

Logic

Unit

Control

Unit

Registros

del

Procesad

or

Bus de

control

Bus de

direcciones

Bus de

datos

Marzo 2008 Diapositiva 12

Ciclo de instrucción

PROCESA

BEGIN

CPU

ACTIVA?

{DR M(AR)}

AR DR(ADR)

READ M

AC DR

AC=0AR DR(ADR) AR DR(ADR) AR DR(ADR)

DR AC

WRITE M

READ M READ M

AC AC + DR AC AC ^ DR PC DR(ADR) AC SHIFT AC

RSHIFTCOMPJmZJMPANDADDSTRLD

SI

FINNO

SI

AC

DECODIFICACION

FETCH DE

OPERANDO

AR PC

READ M

PC PC + 1

IR DR(OPCODE)

DECODE OPCODE

NO

FETCH

INSTRUCCION

0

1, 2

3

4

5, 6

7

4

5

6, 7

5, 6

7

4 4

7

5, 6

7 7 7