ARQUITECTURA DE VON NEUMANN | ARQUITECTURA DE COMPUTADORAS

FNE Profesor

29 May 202215:05

Summary

TLDREl vídeo explica la arquitectura de Von Neumann, pionera en la computación, destacando su diseño donde el programa y los datos coexisten en la memoria principal. Se describen las fases de captura y ejecución de instrucciones, y cómo se accede a la memoria mediante direcciones. Además, se mencionan componentes clave como la ALU, el programa control unit y registros como el acumulador y el multiplicador, enfatizando su papel en el procesamiento de datos y el avance del contador de programas para ejecutar secuencias de instrucciones.

Takeaways

💻 La arquitectura de Von Neumann surgió después de la ENIAC de 1926 y facilitó el proceso de programación al almacenar programas y datos en una misma memoria.
🧠 La CPU en la arquitectura de Von Neumann está compuesta por dos unidades importantes: la unidad aritmética/lógica (ALU) y la unidad de control del programa.
📝 La memoria principal almacena tanto las instrucciones como los datos, y cada celda de memoria tiene una dirección única que permite acceder a los datos o instrucciones específicos.
🛠️ Las instrucciones en la arquitectura de Von Neumann están formadas por un código de operación y un campo de dirección que indica dónde se encuentra el dato en la memoria.
📊 Las palabras de datos en esta arquitectura tenían un tamaño de 40 bits, con un bit de signo y el resto representando el valor numérico.
🔄 El ciclo básico de funcionamiento incluye la captura de la instrucción, la decodificación y la ejecución, con un registro de instrucciones que guarda el código de operación.
🗂️ Los registros como el acumulador y el multiplicador almacenan datos de uso frecuente, mientras que el contador de programa gestiona la secuencia de instrucciones.
📥 El registro de búfer de memoria (MBR) facilita la transferencia de datos entre la memoria y los dispositivos de entrada/salida.
🔧 El ciclo de instrucción consta de tres fases principales: captura, decodificación y ejecución, con la CPU controlando la secuencia y ejecución de las operaciones.
⚙️ La arquitectura de Von Neumann sirve como base para las computadoras modernas, con un ciclo repetitivo de obtención y ejecución de instrucciones.

Q & A

¿Qué problema solucionó la arquitectura de Von Neumann en comparación con las máquinas anteriores como la ENIAC?
-La arquitectura de Von Neumann resolvió el problema de tener que programar manualmente las máquinas, lo cual era tedioso y limitaba la flexibilidad. Von Neumann propuso almacenar tanto el programa como los datos en una misma memoria, lo que facilitó la programación y la modificación de los programas.
¿Cuál es el concepto clave detrás de la arquitectura de Von Neumann?
-El concepto clave es el almacenamiento del programa en la misma memoria que los datos, lo que permite que el CPU acceda tanto a las instrucciones como a los datos desde una única ubicación, haciendo más eficiente la ejecución de programas.
¿Cuáles son las dos partes principales de la CPU en la arquitectura de Von Neumann?
-La CPU está compuesta por la unidad aritmética-lógica (ALU), que se encarga de procesar los datos, y la unidad de control del programa, que ejecuta las instrucciones.
¿Cómo se estructuran las instrucciones en la memoria en la arquitectura de Von Neumann?
-Las instrucciones están almacenadas en palabras de 40 bits, divididas en dos partes: una instrucción izquierda y una instrucción derecha. Cada instrucción tiene un código de operación y un campo de dirección que indica la ubicación de los datos a usar.
¿Qué función tiene el 'program counter' en la CPU?
-El 'program counter' es responsable de indicar la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar, asegurando la secuencia correcta en la ejecución de un programa.
¿Qué sucede durante el ciclo de captura ('fetch') en la arquitectura de Von Neumann?
-Durante el ciclo de captura, la CPU obtiene una instrucción de la memoria principal y la transfiere a la unidad de control para ser decodificada y ejecutada posteriormente.
¿Qué papel juegan los registros como el 'accumulator' y el 'multiplier' en la CPU?
-El 'accumulator' y el 'multiplier' se usan para almacenar temporalmente los datos más frecuentemente utilizados y los resultados de los cálculos realizados por los circuitos aritméticos y lógicos de la CPU.
¿Qué es el 'memory buffer register' (MBR) y qué función cumple?
-El MBR es un registro que actúa como intermediario entre la memoria principal y la CPU, almacenando temporalmente los datos e instrucciones que se están transfiriendo entre estos componentes.
¿Cómo ayuda el 'memory address register' (MAR) en la ejecución de las instrucciones?
-El MAR guarda la dirección de la siguiente instrucción o dato que debe buscarse en la memoria, facilitando la correcta ejecución secuencial de las instrucciones.
¿Qué importancia tiene la decodificación de las instrucciones en el ciclo de ejecución?
-La decodificación es crucial ya que permite a la CPU interpretar qué operación debe realizar con base en el código de operación de la instrucción. Esto permite que la instrucción se ejecute correctamente.