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Cortez José Italo. [email protected] Garcés Báez Alfonso [email protected] Marcial Castillo Luís René. [email protected] Molina García Ma. del Consuelo. [email protected] Ramírez Ortega María del Carmen. [email protected] Rivera Martínez Marcela. [email protected] Sandoval Solís Ma. de Lourdes. [email protected]
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Cortez José Italo. [email protected]és Báez Alfonso [email protected] Castillo Luís René. [email protected] García Ma. del Consuelo. [email protected]írez Ortega María del Carmen. [email protected] Martínez Marcela. [email protected] Solís Ma. de Lourdes. [email protected]
John von Neumann(1903 - 1957)
• Nació en Budapest (Hungría), su nombre verdadero es Margittai Neumann János (los húngaros colocan sus apellidos antes que el nombre).
• Que se puede traducir como János Neumann de Margitta, que se transformó en Jhohann Neumannvon Margitta cuando se trasladó a Alemania.
• Y luego se lo recortaron quedándose en Johann vonNeumann.
• Para finalmente conocérsele mundialmente como John von Neumann, al llegar a EE.UU.
Modelo de Von Neumann• La arquitectura Von Neumann se refiere a las
arquitecturas de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos (a diferencia de la arquitectura Harvard).
Arquitectura Hardvard
Modelo de Von Neumann• El término se definió 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.
• Dicho documento fue redactado en vistas a la construcción del sucesor de la computadoraENIAC, y su contenido fue desarrollado por Presper Eckert, John Mauchly, Arthur Burks, y otros durante varios meses antes de que VonNeumann redactara el borrador del informe.
Modelo de Von Neumann• John Von Neumann observo que la torpeza de la
aritmética decimal utilizadas en la computadora ENIAC podía remplazarse utilizando la aritmética binaria.
• Realizo un diseño básico llamado la máquina de Von Neumann y se utilizo en la computadora EDVAC que fue la primera computadora que almacenaba el programa.
• La máquina de Von Neumann tenia 5 partes principales y son las siguientes: LA MEMORIA, UNIDAD DE CONTROL, UNIDAD DE ARITMATICA LÓGICA, UNIDAD DE ENTRADA y UNIDAD DE SALIDA
Esquema General del Modelo de Von Neumann
UNIDAD CENTRALDE PROCESAMIENTO
(UC, ALU)
MEMORIA
UNIDAD DE
ENTRADA
UNIDADDE
SALIDA
Modelo de Von NeumannA partir de este modelo se genero los conceptos como:
– PROGRAMA FUENTE– PROGRAMA OBJETO– COMPILADOR– LIGADOR– CARGADOR– SISTEMA OPERATIVO
Modelo de Von NeumannEste tipo de arquitectura presenta a una computadora divida en 4 secciones principales:
– Unidad Lógica Aritmética (ALU)– Unidad de Control– La Memoria– Los dispositivos de Entrada y Salida (E/S)Las cuales están conectadas por cables llamados BUSES.
Modelo de Von NeumannLa Memoria
Es una secuencia de celdas de almacenamiento enumeradas, donde cada una es una unidad de información. Las celdas contienen datos que se necesitan para llevar a cabo las instrucciones. El tamaño de la memoria varía mucho de computadora a computadora.
Modelo de Von NeumannLa Unidad Lógica Aritmética
La ALU, es el dispositivo diseñado para llevar a cabo las operaciones elementales como las operaciones aritméticas (suma, resta), operaciones lógicas (AND, OR, NOT). Aquí se lleva acabo el trabajo computacional.
Modelo de Von NeumannLa Unidad de Control
La Unidad Central de Proceso (CPU) viene a ser el cerebro del ordenador y tiene por misión efectuar las operaciones aritmético-lógicas y controlar las transferencias de información a realizar
Modelo de Von NeumannLos Dispositivos de Entrada y Salida (E/S)
Unidades de entrada y salida (E/S) o Input/Output (I/O): son las encargadas de la comunicación de la máquina con el exterior, proporcionando al operador una forma de introducir al ordenador tanto los programas como los datos y obtener los resultados
Modelo de Von NeumannBUS
Las partes principales de que consta el ordenador deben estar conectadas: el bus es un conjunto de líneas que enlazan los distintos componentes del ordenador, por ellas se realiza la transferencia de datos entre todos sus elementos.
Modelo de Von NeumannSe distinguen tres tipos de bus
– De control– De datos– De direcciones
Modelo de Von Neumann
BUS de control
Forman parte de él, las líneas que seleccionan desde dónde y hacia dónde va dirigida la información, también las que marcan la secuencia de los pasos a seguir para dicha transferencia.
BUS de datos
Por él, de forma bidireccional, fluyen los datos entre las distintas partes del ordenador.
Modelo de Von NeumannBUS de direcciones
Como vimos, la memoria está dividida en pequeñas unidades de almacenamiento que contienen las instrucciones del programa y los datos. El bus de direcciones consta de un conjunto de líneas que permite seleccionar de qué posición de la memoria se quiere leer su contenido.
También direcciona los puertos de E/S.
Funcionamiento generalLa forma de operar del ordenador en su conjunto es
• Direccionar una posición de la memoria en busca de una instrucción mediante el bus de direcciones
• Llevar la instrucción a la unidad central de proceso -CPU- por medio del bus de datos, marcando la secuencia de la transferencia el bus de control
• En la CPU la instrucción se decodifica, interpretando quéoperandos necesita: si son de memoria, es necesario llevarles a la CPU; una vez que la operación es realizada
• Si es preciso se devuelve el resultado a la memoria
Funcionamiento de las computadoras
• La función del CPU es clara, ejecuta instrucciones, para ello se deben cumplir dos cosas:
• Que las instrucciones sean entendidas por el CPU
• Que estén almacenadas en la memoria
Funcionamiento de las computadoras
• Para cumplir la primera se requiere codificar las instrucciones
• Para la segunda se asume que la memoria es un conjunto de celdas con las siguientes características:
• Cada celda puede contener un solo dato• Cada celda tiene la propiedad de ser
direccionable, es decir, se distingue de todas por medio de un número único llamado dirección
Funcionamiento de las computadoras
• Se utilizará un apuntador para dirigirse a cada una de las celdas.
• Se debe tener claro que una cosa es la dirección de la celda y otra su contenido
• El procesador puede realizar dos tareas sobre la memoria: Leer el contenido de una celda y escribir un valor en una celda
Funcionamiento de las computadoras
• La operación de lectura requiere los siguientes pasos:
– Decidir cual celda se va a leer y proporcionar su dirección
– Esperar un tiempo para que los circuitos de la memoria traigan el valor de la celda y lo dejen en otro registro especial (la celda no pierde el valor)
– Recoger el dato y dar por terminada la operación de lectura.
Funcionamiento de las computadoras
• La operación de escritura requiere los siguientes pasos:
– Proporcionar a la memoria el dato que se desea depositar en una celda
– Proporcionar la dirección de la celda sobre la que se desea hacer la escritura
– Esperar un tiempo para que los circuitos de la memoria depositen el dato en la celda designada, para dar por terminada la operación
Funcionamiento de las computadoras
• Para la codificación será necesario convertir las instrucciones en números para poder almacenarlas, ya que la memoria sólo almacena números.
• A esto es precisamente lo que se conoce como lenguaje de máquina.
• Cada instrucción deberá tener un único código numérico que la identifique.
Funcionamiento de las computadoras
• Considere el problema de sumar dos números:5 + 7
– Se requieren tres celdas, dos para cada dato y una para el resultado, sean estas las celdas con direcciones: 20, 21 y 22, respectivamente
– Se tienen que definir a detalle las operaciones a realizar y su orden, así como obtener la codificación adecuada (es decir, en lenguaje de máquina)
Funcionamiento de las computadoras
• Considerando el problema de sumar dos números: 5 + 7
– Se requiere almacena TODO en la memoria, datos y códigos de las operaciones.
– Las operaciones sería:• Llevar el contenido de una celda al acumulador
(CARGAR dirección): carga el acumulador con el dato contenido en la celda cuya dirección se especifica.
• Sumar (SUMA dirección): Suma el acumulador con el dato contenido en la celda cuya dirección se especifica.
• Devolver el contenido del acumulador a una celda de la memoria (GUARDA dirección)
Funcionamiento de las computadoras
• Considerando el problema de sumar dos números: 5 + 7
– Las instrucciones serán las siguientes:– Instrucción Código Longitud– CARGAR 20 2– GUARDA 02 2– SUMA 30 2– TERMINAR 70 2
Funcionamiento de las computadoras
• Considerando el problema de sumar dos números: 5 + 7
– El programa sería el siguiente:• CARGA 20• SUMA 21• GUARDA 22• ALTO
– En lenguaje de máquina sería2020 3021 0222 70
Funcionamiento de las computadoras
• Considerando el problema de sumar dos números: 5 + 7
– En la memoria se vería como sigue:
20 20 30 21 02 22 70 5 7 ??
10 11 12 13 14 15 16 . . . 20 21 22
