COMPUTADOR
Von Neumann Pr채sentat ion
Arquitectura Harvard • En un proyecto importante Howard Aiken de la Universidad de Harvard desarrollo la computadora electromecánica MARK-I • Mark-I fue precedida por Mark-II realizada con relevadores. Después realizó Mark-III y Mark IV realizadas con tubos. • Estas computadoras tenían las memorias separadas para datos como para las instrucciones. • Por tanto la arquitectura Harvard es conocida como aquella que tiene memoria separada para datos y programa . 2
Arquitectura von Neumann Computador
Hardware
+
Software
• De lo indicado, en el computador se trabaja sobre el resultado de la interacción entre el Hardware y el software.
Arquitectura von Neumann • La arquitectura Von Neumann se refiere a las arquitecturas de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las intrucciones como para los datos . El término se acuñó 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. • El concepto central en la Arquitectura Von Neumann es el de programa almacenado, según el cual las instrucciones y los datos tenían que almacenarse juntos en un medio común y uniforme, en vez de separados, como hasta entonces se hacía.
Estructura
Pr채sentat ion
Neumann vs Harvard NEUMANN
HARVARD
• Una sola memoria principal para instrucciones y datos • Un solo bus de datos que transfiere tanto datos como instrucciones • Las instrucciones y datos no pueden ser procesadas al mismo tiempo • La velocidad de procesamiento es mucho mayor que la velocidad de acceso a una sola memoria • El procesador tiene una complejidad baja
• Memoria separada para instrucciones y datos • Dos o mas buses, lo cual permite la transferencia simultanea de datos y programa • La arquitectura es mas rápida porque permite el acceso simultaneo a instrucciones y datos • La complejidad del sistema aumenta debido a la inclusión de rutas separadas para datos e instrucciones 6
Arquitectura von Neumann
Las partes de una arquitectura Von Neumann son cinco: La unidad aritmético-lógica o ALU,.- que opera datos binarios. la unidad de control.-, que interpreta y provoca la ejecución de instrucciones la memoria.-, que almacena datos como instrucciones., un dispositivo de entrada/salida.- controlados por la unidad de control. y el bus de datos.- que proporciona los medios de transporte de los datos entre las distintas partes.
Los registros de la máquina
• Set of registers (storage in CPU) – Memory Buffer Register (MBR) – Memory Address Register (MAR) – Instruction Register (IR) – Instruction Buffer Register (IBR) – Program Counter (PC) – Accumulator (AC) – Multiplier Quotient (MQ)
Präsentat ion
Máquina von Neumann Detalles de la estructura máquina Von Neumann
AC IBR: PC: MBR: MAR: IR: y MQ: Instruction Program Accumulator Memory Counter Instruction Adress Buffer Buffer Register y Multiplier Register Register Register Quotient Contiene Empleado Especifica Contiene lalos una para la dirección 8 dirección palabra almacenar bits del deque código en la próxima debe de temporalmente pareja seremplean memoria operación almacenada de instrucciones de de lalala palabra instrucción en instrucción la memoria, que que van que va aase o Se para almacenar contenida ser es captadas ser va usado a escrita ejecutar. en para la de leída parte recibir la memoria. enderecha MBR. una de operandos yoresultados de palabra una procedente palabra en de memoria. la memoria. operaciones de la ALU temporalmente. Por ejemplo, el resultado de multiplicar dos números de 40 bits es un número de 80 bits; los 40 bits más significativos se almacenan en AC y los menos significativos se almacenan en MQ.
(CC)
Präsentat ion
Máquina von Neumann Principios: 1. Los datos y las instrucciones se almacenan en una sola memoria de lectura-escritura. 2. Los contenidos de esta memoria se direccionan indicando su posición, sin considera el tipo del de dato contenido en la misma. 3. La ejecución se produce siguiendo una secuencia de instrucción tras instrucción (a no se que dicha secuencia se modifique explícitamente).
Präsentat ion
La CPU de von Neumann Flags ALU:
Arithmetic Logic Circuits
Bus de datos
Arithmetic Logic Unit AC
Registros del Procesad or
DR Main Memory
PC
Control Unit
IR
AR
Devices
Control Circuits
...
Bus de control
C0 C1 C2 C12
Bus de direcciones Marzo 2008
Diapositiva 11
BEGIN
Ciclo de instrucci贸n
NO
CPU ACTIVA?
FIN
SI
AR
0
PC {DR
READ M
PC PC + 1 IR DR(OPCODE) DECODE OPCODE
4 AR
3 DECODIFICACION
STR
LD
DR(ADR)
ADD
AND
4
4 AR
FETCH INSTRUCCION
1, 2
M(AR)}
DR(ADR)
AR
DR(ADR)
JmZ
JMP
COMP
RSHIFT
4 AR
SI
DR(ADR)
AC=0
5, 6 READ M
DR
DR
AC
WRITE M
5, 6
READ M
6, 7
7 AC
5, 6
5
AC + DR
OPERANDO
NO
READ M
7 AC
FETCH DE
AC
AC ^ DR
7
7
7 PC
DR(ADR)
AC
AC
7 SHIFT AC PROCESA
Marzo 2008
Diapositiva 12