MODELO VON NEWMAN
El Modelo de Von Neumann, también conocido como la
arquitectura de Von Neumann o arquitectura Princeton, es un diseño teórico para
computadoras que permite que un programa esté almacenado internamente. Este
modelo sirve como base para casi todas las computadoras actuales.
La arquitectura de Von Neumann consiste en:
Una unidad central de procesamiento (CPU), que incluye
una unidad aritmética lógica (ALU) y una unidad de control.
Memoria principal, que almacena tanto datos como
instrucciones del programa.
Almacenamiento secundario.
Dispositivos de entrada/salida.
Este diseño asume que los cálculos extraen los datos
de la memoria, los procesan y luego los envían de vuelta a la memoria. Utiliza
la misma memoria y el mismo bus para almacenar tanto los datos como las
instrucciones que ejecutan un programa, lo que puede llevar al conocido cuello
de botella de Von Neumann.
La arquitectura fue descrita en 1945 por el matemático
y físico John von Neumann y otros, en el primer borrador de un informe sobre el
EDVAC. Representó un avance significativo sobre las computadoras de la época,
que se programaban mediante el establecimiento de conmutadores y la inserción
de cables de interconexión.
Limitaciones de la arquitectura Von Neumann
La principal desventaja de la arquitectura Von Neumann respecto a las Harvard es que utiliza un pozo de RAM único en el que almacenan instrucciones y datos. Por lo que compran un mismo bus de datos y direccionamiento. Por lo que las instrucciones y los datos han de ser captados de manera secuencial desde la memoria al mismo tiempo. Este es el llamado cuello de botella de Von Neumann. Es por ello que los diferentes microprocesadores tienen la caché más cercana al procesador, dividida en dos tipos, una para datos y otra para instrucciones. Así que, como veis, tampoco es una solución perfecta, pero sí la que más se acerca.
En los años recientes, las velocidades de los procesadores ha ido aumentando de manera mucho más rápida que la memoria RAM, por lo que se ha aumentado el tiempo en que los datos tardan en ser comunicados desde hacia la memoria. Lo que ha obligado a desarrollar soluciones para paliar este problema, producto del cuello de botella de Von Neumann.
En los procesadores donde normalmente se utiliza la arquitectura Harvard es en los que estos se encuentran autocontenidos y, por tanto, no tienen acceso a la memoria RAM en común del sistema, sino que ejecutan su propia memoria y programa de manera aislada a la CPU principal. Estos procesadores reciben la lista de datos e instrucciones en dos ramales de datos distintos. Uno para la memoria de instrucciones y el otro para la memoria de datos de dicho procesador.
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