TC2 Arquitectura

TRABAJO COLABORATIVO NRO. 2

MAQUINA DE NEUMANN A DIFERENCIA DE LAS MAQUINAS ACTUALES

1) Una vez revisada y comprendida la temática propuesta, los miembros del equipo de trabajo, harán una consulta sobre la máquina de Von Newman y buscarán las diferencias entre esta primera máquina y los computadores actuales, hacer énfasis en el modo de procesar la información.

El funcionamiento de la máquina de Neumann:

•La máquina contaba con cinco elementos básicos: La memoria La unidad aritmético-lógica La unidad de control Los dispositivos de entrada y salida Bus de datos

•Existía dentro de la unidad aritmético-lógica un registro especial de 40 bits denominado

Acumulador que en la mayoría de las ocasiones contenía datos destinados al almacenamiento en memoria.

•La memoria era el lugar de almacenamiento tanto de datos como de instrucciones que se están ejecutando en un momento dado.

•El contenido de la memoria se direcciona por localidad, es decir por la posición que ocupa no por el tipo de datos.

•La ejecución de las instrucciones es secuencial. Después de una instrucción se ejecuta la ubicada en la siguiente posición de la memoria principal. No obstante, se puede modificar el orden de ejecución mediante instrucciones específicas.

•Solo se procesa una instrucción por vez. Cuando la memoria y los dispositivos de entrada y salida hacen simultáneamente una solicitud a la CPU las cosas se complican bastante, uno de los dos debe esperar, este es el cuello de botella de la máquina de Neumann.

•La máquina no manejaba aritmética de punto flotante – Neumann consideraba que cualquier matemático competente debía estar en capacidad de llevar la cuenta del punto decimal mentalmente.

En base a estas características ya identificadas de la máquina de Neumann, se tiene una visión más clara, sobre que mejoras se han realizado en las computadoras que se crean actualmente, tanto en funcionamiento proporcionando métodos más eficientes para la manipulación de la información como en interactividad con los usuarios, pues las primeras máquinas incluyendo la de Neumann tenían una interfaz poco amigable que requería amplios conocimientos tanto de informática como de electrónica para operarla.

Las computadoras actuales, se diferencian de la máquina de Neumann en:

•La existencia de buses especializados en el transporte de datos específicos para mejorar el intercambio de los datos.

•Se incorporó la unidad de punto flotante o más conocido como coprocesador matemático, que se encarga específicamente de las operaciones de este tipo.

•Se desarrollaron las memorias cache, memorias de acceso ultra-rápido, lo cual significo un avance significativo frente al antiguo manejo de memoria. Esto soluciono otro inconveniente que poseía la máquina de Neumann pues la interacción memoria-CPU causaba muchas dificultades.

•Se crearon los ordenadores multiprocesador, así actualmente se cuenta con computadoras de hasta 1 millón de procesadores. Esto era un problema latente en la máquina de Neumann pues solo se contaba con un procesador que manejaba una instrucción por vez.

•Se agregó la característica de procesamiento paralelo, esta facilito mucho el manejo de varias instrucciones en simultáneo, además se le introdujo la posibilidad de ejecución fuera de orden.

•Se agregaron los pipelines, unidades de cálculo especializadas, así por ejemplo un procesador puede contar con 1 o varias Integer pipelines (para el cálculo con valores enteros) y 1 o varias float point pipelines (para cálculos con coma flotante).

•Se agregó a la CPU el manejo de interrupciones, lo cual facilito la comunicación delos periféricos con la CPU, así cuando un periférico necesita de un servicio, efectúa una solicitud al microprocesador para que este suspenda el programa en ejecución y ejecute la rutina de servicio de interrupción.

•A las nuevas máquinas se les proporcionaron métodos que dotaran de cierta seguridad las operaciones que se realizaban, uno de estos son las excepciones. Las excepciones se dan cuando el procesador intenta ejecutar una instrucción correctamente construida, como divisiones por cero etc... De este modo la unidad de control identifica la instrucción que no se puede ejecutar e inmediatamente envía una excepción al sistema operativo que le permita abortar la operación. A pesar de estos cambios, los ordenadores actuales se siguen diseñando bajo la arquitectura Neumann, solo unos pocos tratan con otras arquitecturas como la Harvard y demás, pero son casos específicos, generalmente destinados al campo científico.

B) Desarrolle los siguientes ejercicios:

Convertir el 33214 que está en OCTAL

a) Decimal

〖33214〗_(8=) (3x8^4 )+(3x8^3 )+(2x8^2 )+(1x8^1 )+(4x8^0 )=(3x4096)+(3x512)+(2x128)+(4x1)=12288+1536+128+8+4=〖13964〗_10

33.214

Octal 4.096 x 3 12.288

512 x 3 1.536

64 x 2 128

8 x 1 8

1 x 4 4

Decimal 13.964

b) Binario.

Cifra Redondeada /2 Resto

13964,00 6982,00 0

6982,00 3491,00 0

3491,00 1745,50 1

1745,00 872,50 1

872,00 436,00 0

436,00 218,00 0

218,00 109,00 0

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