Arquitectura de Von Neumann

1. Universidad Gerardo Barrios
Asignatura: Sistemas Operativos
Facultad: Ciencia y Tecnología
Carrera: Tec. En Ingenieríaen Sistemas y Redes
Informáticas
Docente: Lic. Carla Milagro LópezVásquez
Tema: Arquitecturade Von Neumann
Integrantes: RosanaEmperatrizReyesFlores
Cód. USTS009815
YeseniaMarisolSegovia Martínez
Cód. USTS017415
Ciclo: 1-2015
Fechade entrega:21-02-2015

2. Explicación de la Arquitectura de Von Neumann
La Arquitectura de Von Neumann, también conocida como modelo de Von Neumann o
Arquitectura Princeton, es unaarquitecturade computadoras basadaen la descrita en 1945 por
el matemático y físico John von Neumanny otros. Este describeuna arquitectura dediseñopara
un computadordigitalelectrónico conpartes que constan de una unidad de procesamiento que
contiene una unidad aritmético lógica y registros del procesador, una unidad de control que
contiene un registro de instrucciones y un contador de programa, una memoria para almacenar
tanto datos como instrucciones, almacenamiento masivo externo, y mecanismos de entrada y
salida.
La idea de Von Neumann consiste en conectar permanentemente las unidades de la
computadora, de modo que todo el ordenador está coordinado por un control central. Para
evitar tener que cablear las unidades cada vez que se quería ejecutar un nuevo programa, se
ideó un método donde tanto las instrucciones que forman los programas como los datos que
utilizan éstos se almacenaran en una memoria.
El diseño de la arquitectura Von Neumann es más simple que la arquitectura Harvard más
moderna, que también es un sistema de programa almacenado, pero tiene un conjunto dedicado
de direcciones y buses de datos para leer datos desde memoria y escribir datos en la misma, y
otro conjunto de direcciones y buses de datos para ir a buscar instrucciones.
Las computadoras con arquitectura Von Neumann se refiere a las arquitecturas de
computadoras queutilizan elmismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones
como para los estatus (a diferencia de arquitectura de Harvard).
Hay algunas desventajas parael diseño de Von Neumann. Aparte del cuello de botella de Von
Neumann, las modificacionesdelprogramapueden ser muy perjudiciales, ya seapor accidente o
por diseño. En algunos diseños simples de computadora con programa almacenado, un
programa que nofuncione correctamentepuede dañarse, dañar a otros programas, o inclusive
al sistema operativo, lo que puede dar lugar a un desplome o crash de la computadora.
Normalmente, la protecciónde memoriay de otras formas de control de acceso puede proteger
tanto de modificaciones accidentales como de programas maliciosos.
Las computadoras son máquinas de arquitectura von Neumann cuando:
Tanto los programas comolos datos se almacenanen una memoria encomún. Esto hace posible
la ejecución de comandos de la misma forma que los datos.
Cada celda de memoria de la máquina se identifica con un número único, llamado dirección.

3. Las diferentes partes de la información (los comandos y los datos) tienendiferente modos de uso,
pero la estructura no se representa en memoria de manera codificada.
Cada programa se ejecuta de forma secuencial que, en el caso de que no haya instrucciones
especiales, comienza con la primera instrucción. Para cambiar esta secuencia se utiliza el
comando de control de transferencia.
La Maquina de Von Neumann tenía cuatro partes básicas: la memoria, la unidad aritmética-
lógica, la unidad de control de programas y los equipos o unidades de entradas y salidas.
Von Neumann describió el fundamento de todo ordenador electrónico con programas
almacenados. Describía, a diferencia de comopasaba anteriormente, como podía funcionar un
ordenador con sus unidades conectadas permanentemente y su funcionamiento estuviese
coordinadodesdela unidadde control(a efectos prácticos es la CPU). Aunque la tecnología ha
avanzado mucho y aumentado la complejidad de la arquitectura inicial, la base de su
funcionamiento es la misma y probablemente lo seguirá siendo durante mucho tiempo.
Funcionamiento dela arquitectura, este diseño de la arquitectura, es elbásico (con acumulador
como registro de entrada) y elancho de los datos es de 8 bits. Las instrucciones están formadas
por dos bloques de 4 bits, los primeros para instrucciones y los últimos para la dirección de la
memoria.
Siempre que se usa en una instrucción un número está destinado a la dirección de memoria,
donde se usa elverdadero número que se usaráparauna operación. Actualmente se usan anchos
de 32, 64 o 128 bits en computadoras, y no tiene porqué seguir el mismo patrón. La
característica principal de la computadora, respecto a otros dispositivos similares, como una
calculadora no programable, es que con él se pueden realizar tareas muy diversas, cargando
distintos programas en la memoria para que los ejecute el procesador. Siempre se busca
optimizar los procesos, ganar tiempo, hacerlo más fácil de usar y simplificar las tareas
rutinarias.
Arquitectura de Von Neumann: Tradicionalmente los sistemas con microprocesadores se basan
en esta arquitectura, en la cual la Unidad Central de Proceso (CPU), está conectada a una
memoria principal única (casi siempre sólo RAM) donde se guardan las instrucciones del
programa y los datos.
En un sistema con Arquitectura Von Neumann el tamaño de la unidad de datos o instrucciones
está fijado por elancho delbus que comunicala memoria con la CPU. Así un microprocesador
de 8 bits con un bus de 8 bits, tendrá que manejar datos e instrucciones de una o más unidades
de 8 bits (bytes) de longitud. Sitiene que accedera una instrucción o dato de más de un byte de
longitud, tendrá querealizar más de unaccesoa la memoria. El tener un único bus hace que el

4. microprocesador seamás lento en su respuesta,ya que no puede buscar en memoria una nueva
instrucción mientras no finalicen las transferencias de datos de la instrucción anterior.
ESQUEMA DE ARQUITECTURA CLASICA DE MAQUINAS DE VON NEUMAAN
CPU
Dispositivosde
operación
Ejecutainstrucciones especificadas
Unidad de
Control
Organiza la implementación
consistente de algoritmos de
decodificación de instrucciones
que provienen de la memoria del
dispositivo
Memoriadel
dispositivo
Conjunto de celdas con
identificadores únicos
(direcciones), que contienen
instrucciones y datos.
Dispositivode E/S
Permite la comunicación con el
mundo exterior de los
computadores

5. Conclusiones
Durante la investigaciónque realizamos sobre la Arquitectura de Von Neumann, comprendimos
que cuenta con 4 secciones principales que son: la unidad lógica y aritmética, la unidad de
control, la memoria y los dispositivos de entrada y salida (E/S) y cada una tiene sus diferentes
funciones a realizar.
También es esencial conocer las bases de la computación cuando uno se dedica a
la programación y así llegar a comprender como afecta nuestros programas con la
interacción del sistema.
En la arquitectura leída hace referencia a todas las maquinas con el mismo
dispositivo de almacenamiento, lo que convierte estas máquinas en estructura de
Von Neumann, los programas y los datos son almacenados en dicha memoria.
Cada programa se ejecuta de forma secuencial, es decir, paso por paso en cada
función de la computadora.
Comprendimos que en la Arquitectura de Von Neumann está estructurada por una
serie de pasos que permiten el funcionamiento adecuado de las maquinas que
nosotros ocupamos para realizar nuestras tareas.