Estela Pérez Muñoz1º SMX Grupo B

M1: UF2

Resumen básico: Arquitectura Von Neumann

Von NeumannJohn von Neumann (registrado al nacer como Neumann János Lajos) (Budapest, Imperio austrohúngaro, 28 de diciembre de 1903-Washington, D.C.,Estados Unidos, 8 de febrero de 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.

Arquitectura Von Neumann

CPUUnidad

de Control

ALU

REGISTROS

Memoria Principal

Unidad de E/S

Periféricos de E/S

Todo ordenador necesita de una arquitectura Von Neumann para poder funcionar. Son los elementos que son mínimos.

CUP: es la unidad de procesamiento central y la parte mas importante, ya que es el cerebro de la computadora.Memoria principal: también se le puede llamar memoria central y es donde se encuentran el código de instrucciones y los datos del programa, que es ejecutado actualmente.

Unidad de entrada: : captan y digitalizan los datos introducidos por el usuario o por otro dispositivo y los envía al ordenador para ser procesados.

Unidad de salida: son dispositivos que muestran o proyectan información hacia el exterior del ordenador.

Unidad aritmético-lógica (ALU): es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas y operaciones lógicas entre dos números.

Unidad de control: su función es buscar instrucciones en la memoria principal, decodificarlas y ejecutarlas.

Tenemos que conocer lo siguiente:

Registros: es el lugar donde se almacenan temporalmente los datos que están en movimiento para procesarlos.

Buses: son las uniones entre las distintas unidades, la memoria y los periféricos, son los caminos que siguen los impulsos eléctricos.

CPU: Central Processing Unit

Controla y gobierna todo el sistema del ordenador.Esta hecho de circuitos integrados formado por millones de transistores, para poder procesar datos y controlar la máquina. Es un factor muy importante para la potencia del ordenador.

Se divide en dos partes en su interior:1. La unidad de control.2. La unidad aritmético-lógica (ALU).

Todos los elementos se comunican mediante los buses bien para realizar

acciones tanto para mover datos.

Hay tres tipos:De datos : permite el intercambio de datos con el resto de la arquitectura.

La unidad recibe instrucciones y la ALU datos desde la memoria y

también los envía por este camino.

De instrucciones: transmite las direcciones que usara la CPU para

seleccionar los datos que se usarán.

De control: transporta las ordenes que forma la CPU para controlar los diferentes procesos de la máquina.

Buses: Funcionamiento

La unidad de control lee las instrucciones y envía las

ordenes a los componentes del procesador para

ejecutar esas instrucciones

Se inicia el proceso cuando llega una instrucción al

registro de instrucciones( en forma de bits)

El descodificador interpreta la instrucción a realizar y

como actuaran los componentes del

procesador para realizarla

El secuenciador envía micro-órdenes marcadas por el

reloj (ciclos) expresando su velocidad en GHz a día de

hoy.

Unidad de control: Funcionamiento

La unidad ALU se encarga de realizar todas las operaciones

aritméticas (sumas, multiplicaciones, divisiones,

restas) y lógicas (comparaciones)

Puede tener distintos diseños

Ejemplo: Como por ejemplo que comience cuando llega el registro

de entrada de un dato , procesando el dato, mandándolo

al acumulador y repitiendo el depositarlo en el acumulador.

Unidad ALU: Funcionamiento

Inicialmente la arquitectura era directamente la RAM pero a

evolucionado añadiendo memorias caché e implementando algoritmos que

predicen que datos usamos mas frecuentemente.

Es una tabla con la dirección de cierto dato y el contenido propio al dato, con un registro de direcciones (RDM) y otro

de intercambio de memoria (RIM o registro de datos)

La unidad de control contiene un registro de direcciones de programas

con la dirección de memoria de la instrucción y va recorriendo la memoria

y ejecutando la memoria.

Memoria Principal: Funcionamiento

MEMORIA RAM (random access memory)

Es la memoria es donde el ordenador guarda los datos que está utilizando en el momento presente, éstos se actualizan constantemente mientras el ordenador está en uso y que pierde sus datos cuando el ordenador se apaga.

Memoria cachéEs una memoria en la que se almacenas una serie de datos para su rápido acceso. Básicamente, la memoria caché es un tipo de memoria volátil (del tipo RAM), pero de una gran velocidad. En la actualidad esta memoria está integrada en el procesador, y su cometido es almacenar una serie de instrucciones y datos a los que el procesador accede continuamente, con la finalidad de que estos accesos sean instantáneos. Estas instrucciones y datos son aquellas a las que el procesador necesita estar accediendo de forma continua, por lo que para el rendimiento del procesador es imprescindible que este acceso sea lo más rápido y fluido posible.Con el objetivo de lograr un tiempo de acceso menor a los datos almacenados en distintos tipos de memoria, existen sistemas de hardware o software llamados caché, los cuales almacenan estos datos de forma duplicada.Cada vez que se accede por vez primera a determinado dato, este es almacenado en caché, posteriormente al intentar leer el mismo dato se recurrirá a la información almacenada en caché, ahorrando tiempo de acceso. La memoria caché se renueva, por lo tanto, a todo momento.

La forma en que un bloque se coloca en memoria caché puede ser directa, asociativa, o asociativa por conjuntos, su extracción es por demanda o con pre búsqueda, su reemplazo puede ser aleatorio o FIFO (el primero que entra es el primero que sale). La actualización de la memoria RAM puede ser inmediata o aplazada.

Memoria caché: L1 – L2 – L3

L1

L2

L3

CPU

Memoria RAM

Memoria virtual

Caché L1La memoria cache L1, que significa caché de nivel 1, es un tipo de memoria pequeña y rápida que está constituida en la unidad de procesamiento central. A menudo se refiere como caché o caché interno principal, se utiliza para acceder a datos importantes y de uso frecuente. La memoria L1 es el tipo más rápido y más caro de caché que está integrado en el equipo.

Cache L2El caché L2 o de nivel 2 se utiliza para almacenar la información recientemente visitada. También conocido como cache secundario, está diseñado para reducir el tiempo necesario para acceder a los datos en los casos en que los datos ya se han utilizados previamente. Es secundaria a la CPU y es más lenta que la memoria caché L1, a pesar de ser a menudo mucho más grande. Además, los datos que se solicitan desde la memoria caché L2 se copian en caché L1. Los datos solicitados se eliminan de la memoria caché L2 si se trata de un caché exclusivo, y se quedan allí, si se trata de una caché inclusivo. La memoria caché L2 es la más unificada, lo que significa que se usa para almacenar los datos e instrucciones de programas.

Cache L3La memoria caché L3 o de nivel 3 es una memoria que está integrada en la placa madre. Se utiliza para alimentar a la memoria caché L2, y generalmente es más rápida que la memoria principal del sistema, pero todavía más lenta que la memoria caché L2.

Memoria VirtualEs una técnica para proporcionar la simulación de un espacio de memoria mucho mayor que la memoria física de una máquina.Esta "ilusión" permite que los programas se hagan sin tener en cuenta el tamaño exacto de la memoria física. La ilusión de la memoria virtual está soportada por el mecanismo de traducción de memoria, junto con una gran cantidad de almacenamiento rápido en disco duro. Así en cualquier momento el espacio de direcciones virtual hace un seguimiento de tal forma que una pequeña parte de él, está en memoria real y el resto almacenado en el disco, y puede ser referenciado fácilmente.

Memoria Virtual

Memoria Física

Arquitectura: Funcionamiento

Nota: cada procesador es distinto, por lo que quizás alguno de los ejemplos sea verídico o similar a alguno en uso, pero no tiene porqué.

Dual Core

ProcesadorNúcleo 0 Núcleo 1

Caché L1 Caché L1 CPU CPU

Caché L2

Memoria del sistema

Copia en caché

Copia a sistemaSistema de Buses

Funcionamiento del Modelo de Von Neumann

The Kmef WorldPublicado el 23 abr. 2015 Click to

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