La arquitectura de Von Neumann es un modelo de computadora que utiliza una memoria central para almacenar tanto instrucciones como datos. Consiste en cuatro componentes principales: la unidad central de procesamiento (CPU), la memoria, y las unidades de entrada y salida. La CPU contiene una unidad aritmética lógica, registros y una unidad de control. Este modelo introdujo el concepto de programa almacenado, permitiendo que las instrucciones y datos se almacenen en la misma memoria central.

1. ARQUITECTURA DE VON NEUMANN
ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO
ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Mgs. Diego M. Reina Haro

2. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
HISTORIA

3. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Antes, programar era conectar cables… (ENIAC).
Hacer programas era mas una cuestión de ingeniería electrónica.
Cada vez que había que calcular algo distinto había que reconectar todo.
ENIAC
Electronic Numerical Integrator And Computer
(Computador e Integrador Numérico Electrónico)
HISTORIA

4. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
ENIAC nació en 1943, aunque no se terminó de construir hasta 1946, fue un
contrato entre el ejército de EE.UU y los investigadores de la Unv. Pensilvania.
ENIAC era controlado a través de un tren de pulsos electrónicos. Cada unidad del
ENIAC era capaz de generar pulsos electrónicos para que otras unidades
realizaran alguna tarea, por eso los programas para el ENIAC consistían en unir
manualmente los cables de las distintas unidades para que realizaran la
secuencia deseada. Por eso programar el ENIAC era un trabajo arduo y
dificultoso.
Nunca pudo funcionar las 24 horas, y normalmente se ejecutaban dos veces un
mismo cómputo para comprobar los resultados y se ejecutaba periódicamente
cálculos cuyos resultados se conocían previamente para comprobar el correcto
funcionamiento de la máquina.
HISTORIA

5. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
HISTORIA

6. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
ASCC (IBM) - MARK I
Automatic Sequence Controlled Calculator
(Calculadora Automática de Secuencias Controladas)
ASCC (MARK 1) era una máquina automática eléctrica, aunque tenía
componentes electromecánicos; podía realizar 5 operaciones aritméticas:
suma, resta, multiplicación, división y referencia a resultados anteriores.
HISTORIA

7. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
La construcción de la ASCC por parte de IBM se inició en 1939
terminando en 1943, presentándose oficialmente en 1944.
ASCC ,tenía 2.5 metros de alto y 17 metros de largo, pesaba 31500 kg, contenía
800 km de cable aproximadamente.
Se programaba a través de una cinta de papel en la que había perforadas
las instrucciones codificadas, la salida podía ser tanto por tarjetas
perforadas como en papel ya que a la salida se podía conectar una
máquina de escribir eléctrica. La máquina llamaba la atención porque
tenía elegantes cubiertas de cristal muy llamativas.
Una vez programada el ASCC podía ser manejada por personas con un pequeño
conocimiento. Realizaba las multiplicaciones en 6 segundos y las divisiones en 12
segundos. (Harvard-MARK 1)
HISTORIA

8. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
HISTORIA

9. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
ARQUITECURA
ALAN TURING

10. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Alan Mathison Turing, (1912 - 1954), fue un
matemático, lógico, científico de la
computación, criptógrafo y filósofo británico.
Es considerado uno de los padres de la ciencia de
la computación siendo el precursor de
la informática moderna. Proporcionó formalización
de los conceptos de algoritmo y computación.
Propuso el primer sistema computacional capaz de
solucionar todo problema matemático de manera
exitosa.
Bibliografia

11. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
La máquina de Turing consta de un cabezal
lector/escritor y una cinta infinita en la que el cabezal
lee el contenido, borra el contenido anterior y escribe
un nuevo valor.
Las operaciones que se pueden realizar en esta
máquina se limitan a:
• Avanzar el cabezal lector/escritor hacia la derecha.
• Avanzar el cabezal lector/escritor hacia la izquierda.
• El cómputo es determinado a partir de una tabla de
estados de la forma: (estado, valor) (nuevo estado,
nuevo valor, dirección)
Arquitectura
Alan Turing

12. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
10101011101010110 111 000 11 001 1
IN OUT
CENTRAL DE PROCESO
(cabeza mecánica capaz de:
adelantar, borrar, escribir, retroceder)
MEMORIA MEMORIA
Arquitectura
Alan Turing

13. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Alan Turing, también propuso el denominado Test
de Turing, prediciendo que en el año 2000 las
maquinas serian tan inteligentes como las
personas.
Dicho test consiste en probar si un ente al otro lado
de una división (pared, barrera) es una persona o
es una computadora, mediante el planteamiento de
preguntas adecuadas.
En la actualidad dicho Test se ve reflejado en
algunos sistemas de confirmación de identidad en
la web como: (CAPTCHA “Completely Automated
Public Turing test to tell Computers and Humans Apart ” – “Prueba
de Turing completamente automática y pública para diferenciar
computadoras –ordenadores– de humanos”)
CURIOSIDADES
Alan Turing

14. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
ARQUITECURA
VON NEUMAN

15. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
John Von Neumann (1903-1957) fue
un matemático Húngaro-Estadounidense que realizó
contribuciones fundamentales en física
cuántica, análisis funcional, teoría de conjuntos, teoría
de juegos, ciencias de la
computación, economía, análisis
numérico, cibernética, hidrodinámica, estadística y
muchos otros campos. Es considerado como uno de
los más importantes matemáticos de la historia
moderna.
Su principal contribución hacia el area de la
computación fue cuando Publicó y Publicitó la idea de
programas almacenados en memoria.
Bibliografia

16. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
La arquitectura de Von Neumman es un diseño que usa una memoria para
almacenar instrucciones y datos.
Con este modelo (maquina Neumman) surge el concepto de Programa
Almacenado.
Von Neumman diseño una arquitectura de hardware capaz de ejecutar un
algoritmo de manera mas eficiente, de la siguiente manera:
Recibir nuevos datos.
Entregar resultados.
Elementos
de
almacenamiento
Elementos
de
procesamiento
CPU
Memoria
Input/Output
Almacenar Datos (leer - escribir).
Almacenar Programas.
Ejecutar operaciones sobre datos.
Ejecutar algoritmos.
Arquitectura
Von Neumann

17. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
I/OMemoria
Address Bus
CPU
Data Bus
Control
Arquitectura
Von Neumann

18. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Unidad Aritmética Lógica
(ALU)
• Realiza operaciones
matemáticas y lógicas:
 Sumas.
 Restas
 multiplicaciones,
 Operaciones lógicas:
And, Or, Xor.
• Desplazamientos y
rotaciones de datos
Unidad Aritmética
Lógica
REGISTROS
CONTADOR
UNIDAD DE
CONTROL
ACUMULADOR
DataPath DataPath
DataPath
CPU
UNIDAD CENTRAL DE PROCESOS

19. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Unidad de Control (UC)
• Controla todos los
componentes
• Interpreta instrucciones
 Decodifica y Ejecuta
instrucciones.
 Transforma
instrucciones en
órdenes a otros
componentes.
 Puede ser programada
por hardware
(cableada) y
 “microprogramada”
(varias
microinstrucciones por
instrucción)
Unidad Aritmética
Lógica
REGISTROS
CONTADOR
UNIDAD DE
CONTROL
ACUMULADOR
DataPath DataPath
DataPath
CPU
UNIDAD CENTRAL DE PROCESOS

20. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Registros
• Almacenan datos
binarios
• Acceso rápido
• Tamaño fijo
• De propósito general
(programas)
• Componntes:
 Acumulador
 Program counter
 Puntero a memoria
Unidad Aritmética
Lógica
REGISTROS
CONTADOR
UNIDAD DE
CONTROL
ACUMULADOR
DataPath DataPath
DataPath
CPU
UNIDAD CENTRAL DE PROCESOS

21. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Unidad Aritmética
Lógica
REGISTROS
CONTADOR
UNIDAD DE
CONTROL
DataPath
(Ruta de Datos)
Conexionado interno que
comunica la UC con las
otras unidades y registros.
Mueve datos entre los
diferentes componentes de
la unidad central de
procesos.
ACUMULADOR
DataPath DataPath
DataPath
CPU
UNIDAD CENTRAL DE PROCESOS

22. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
00
01
02
03
04 0110011000
05 0000011000
06 0001111000
07 0000000100
08 1111000000
09 0000000101
0A 0000000000
1110000000
MOVE(0Ah)1110001010
1100011001ADD(09h)
1101110111LOAD (07h)
4
5
ALU
99
GOTO(08h)
0000001001
Memoria
MEMORIA
La memoria es un espacio
físico capaz de almacenar
datos, ordenar datos,
guardar resultados, cargar
operaciones, ejecutar
instrucciones, etc.
Su funciones son:
 LOAD
 ADD
 MOVE
 GOTO

23. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
EQUIPAMIENTO I/O
El equipamiento de entra y salida es el conjunto de dispositivos que sin
pertenecer al núcleo fundamental del sistema de computo, formado por
la Unidad central de procesamiento (CPU) y la memoria central, permitan
realizar operaciones de entrada/salida (E/S) complementarias al proceso de
datos que realiza la CPU. Estas tres unidades básicas en un computador,
CPU, memoria central y el subsistema de E/S, están comunicadas entre sí
por los canales de comunicación.
El término periférico implica a menudo el concepto de “adicional pero no
esencial”, de tal modo que fue adoptado para identificar a todos los
elementos posibles que ayuden a ingresar datos y obtener información.

24. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
EQUIPAMIENTO I/O

25. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Arquitectura
Von Neumann

26. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
Curiosidades
Von Neumann
Von Numann propuso las idea de que el futuro se desarrollarían Máquina
Autorreplicante; un sistema autorreplicante artificial que está basado en
automatización y tecnología de gran escala convencional con la capacidad
de construir entes similares a las maquinas que las contruyen

27. ARQUITECTURA DE COMPUTADORES
LECCIÓN
1.- Que significan las siglas ENIAC y ASCC
2.- Cuáles son lo componentes que conforman los Elementos
de Procesamiento propuestos por Von Neumann. (Explique
cada uno)
3.- Cuáles son las Funciones de la Memoria en la Arquitectura
de Von Neumann.
4.- Que es CAPTCHA , cual es su significado, proponga 2
ejemplos de uso de CAPTCHA inovadores.
5.- Explique con sus palabras la Arquitectura de Alan
Turing.(funcionamiento, componentes)

28. Mgs. Diego M. Reina Haro
GRACIAS