Arquitectura de von neuman sistemas

ARQUITECTURA DE VON NEUMANN

ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

Mgs. Diego M. Reina Haro


HISTORIA


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


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


HISTORIA


ASCC (IBM) - MARK I Automatic Sequence Controlled Calculator

(Calculadora Automática de Secuencias Controladas)

ASCC (MARK 1) era una máquina automática eléctrica, aunque teníacomponentes electromecánicos; podía realizar 5 operaciones aritméticas:suma, resta, multiplicación, división y referencia a resultados anteriores.

HISTORIA


La construcción de la ASCC por parte de IBM se inició en 1939terminando 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 perforadaslas instrucciones codificadas, la salida podía ser tanto por tarjetasperforadas como en papel ya que a la salida se podía conectar unamáquina de escribir eléctrica. La máquina llamaba la atención porquetenía 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


HISTORIA


ARQUITECURA

ALAN TURING


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


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)

ArquitecturaAlan Turing


10101011101010110 111 000 11 001 1

IN OUT

CENTRAL DE PROCESO

(cabeza mecánica capaz de:

adelantar, borrar, escribir, retroceder)

MEMORIA MEMORIA

ArquitecturaAlan Turing


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”)

CURIOSIDADESAlan Turing


ARQUITECURA

VON NEUMAN


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


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.

ArquitecturaVon Neumann


I/OMemoria

Address Bus

CPU

Data Bus

Control



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

CPUUNIDAD CENTRAL DE PROCESOS


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



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



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



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


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.


EQUIPAMIENTO I/O


CuriosidadesVon 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


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)

Mgs. Diego M. Reina Haro

GRACIAS

Arquitectura de von neuman sistemas

Education

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