Actividad de Aprendizaje 1 Arquitectura de Von Neumann

Objetivo.

El alumno será capaz de identificar los aspectos fundamentales de la arquitectura de Von Neumann, así como su funcionamiento y la forma de interactuar de sus componentes.

Instrucciones.

Elabora un reporte donde expliques los componentes principales de la arquitectura de Von Neumann, en el cual detalles el objetivo de cada uno de sus componentes y la forma de interactuar entre sí.

Introducción.

En 1944 se construyo el IBM Automatic Secuence Controlled Calculator (ASCC), que fue el primer ordenador electromecánico, el cual utilizaba señales electromagnéticas para mover las partes mecánicas; ejecutaba operaciones matemáticas básicas y cálculos complejos sobre el movimiento parabólico.

Media 15.5 x 2.4 x 1 metros, con un peso aproximado de 5 toneladas, recibía sus instrucciones a través de una cinta de papel perforado.

En 1943 se inicia el  proyecto ENIAC (Electronic Numerical Integrator And Computer), con el propósito de resolver los problemas del ejército de E.U. terminando su construcción hasta 1946.

Era totalmente digital, ejecutaba sus procesos y operaciones mediante lenguaje maquina; sus dimensiones eran de 6 x 12 metros y pesaba 27 toneladas, estaba compuesta por tubos de vacío.

Esta calculadora podía calcular trayectoria de proyectiles; para la lectura y escritura de datos se utilizaban tarjetas perforadas.

“ENIAC introdujo varias mejoras, entre ellas la utilización de un sistema binario, de dos dígitos, en vez del decimal de 10 dígitos. Esto significo que las maquinas podían ser ejecutadas para que cuando un conmutador eléctrico estuviera abierto equivalía a uno y cerrado a cero; esto permitía realizar cálculos a la velocidad de la luz.” (Proyecto ENIAC, 2011, Blog de Historia de la Informática, párr. 14).

En 1949 se construye EDVAC  (Electronic Discrete Variable Automatic Computer), que fue una de las primeras computadoras electrónicas, totalmente binaria (datos codificados en bits con ceros y unos), también contó con el primer programa almacenado; el programa guardado con las instrucciones para trabajar con la información aparte es el estándar actual de la arquitectura de las computadoras de hoy.

Con el EDVAC se separa la parte de Software del Hardware, ya que se podía agregar instrucciones, sin necesidad de cablear nuevamente.

El 30 de junio de 1945 Von Neumann junto con Eckert y Mauchly crean el concepto que hoy se llama “arquitectura Von Neumann”.

Modelo Von Neumann.

Según el modelo de Von Neumann las distintas partes funcionales deben estar siempre conectadas entre sí, para formar una computadora; con esta idea no se debe modificar el Hardware, si no únicamente el Software para el funcionamiento de la misma.

Los principales elementos que conforman una computadora de acuerdo al modelo de Von Neumann son:

• Unidad central de proceso (CPU), que es el núcleo central de la computadora y es donde se realizan las operaciones básicas necesarias para la operación y gestión de los demás componentes.
• Memoria Principal, es el lugar donde se almacenan datos y las instrucciones para el funcionamiento.
• Buses, son todas las conexiones que permiten a las distintas partes tener comunicación entre sí.
• Periféricos, son todos los elementos periféricos que se encargan de recopilar información, como teclado, para ser mostrados en una pantalla o comunicarse con otros sistemas.

CPU (Central Processing Unit).

Es la unidad encargada de realizar todo el procesamiento de información, interpretando las instrucciones de un programa informático, mediante operaciones básicas de entrada/salida del sistema, utiliza operaciones básicas matemáticas (suma, resta, multiplicación, división) y operaciones lógicas (AND OR y NOT).

El CPU se encuentra constituido por dos sistemas de procesamiento que son:

• La ALU (arithmetic logic unit), es un circuito que calcula las operaciones aritméticas y lógicas.

El símbolo de la ALU que identifica a la ALU es el siguiente:

                                [pic 1]

A y B, son operandos.

R es la salida.

F es la entrada de la unidad de control.

D es un estado de salida.

La mayoría de las acciones en la computadora son realizadas por la ALU que toma los datos de los registros del procesador.

• CU (Control Unit) o unidad de control es la que extrae información de la memoria, la decodifica y la ejecuta, que son los registros del procesador.

Memoria Principal

Es el conjunto de celdas que sirven para almacenar datos de manera temporal, la memoria se divide en un gran número de piezas llamadas células, esta memoria constaba de 4096 palabras, cada una con 40 bits.

La cantidad de palabras que puede almacenar una Memoria Principal, se le denomina capacidad de memoria, a mayor número de palabras, mayor número de instrucciones.

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