Alejandro Valor SMR1 Cantillana : Arquitectura Von Neumann. Componentes básicos.

Descripción básica de la Arquitectura Von Neumann

Von Neumann descubrió el fundamento teórico de construcción de un ordenador electrónico con programa almacenado.La idea era conectar permanentemente las unidades del ordenador, de manera que su funcionamiento estuviera coordinado bajo un control central. La mayoría de fabricantes siguen utilizando esta arquitectura pequeños cambios.

La CPU. Elementos básicos y funcionamiento

La CPU (también conocida como procesador o microprocesador) es el verdadero cerebro del ordenador ya que controla y gobierna todo el sistema. Consiste en un circuito integrado que interpreta y ejecuta las instrucciones de los programas almacenados en memoria y qué además toma los datos de las unidades de entrada, los procesa y los envía a las unidades o periféricos de salida. Se trata del componente del ordenador que se ocupa del control y el proceso de datos, y la potencia de un sistema informático se mide principalmente por la de su CPU.
Está formada por:

La unidad de Control (UC): Interpreta y ejecuta las instrucciones máquina almacenadas en la RAM y genera señales de control necesarias para ejecutarlas.
La unidad aritmético-lógica (UAL): Recibe datos y hace operaciones de cálculo y comparaciones con ellos, toma decisiones lógicas y devuelve luego el resultado.
Los registros: Donde se almacena información temporal, que constituyen el almacenamiento interno de la CPU.
Los buses: Son los caminos a través de los cuales las instrucciones y los datos circulan entre las distintas unidades del ordenador.

Diagrama de bloques de un CPU simple.

Vista superior de una CPU Intel 804DX2 en un paquete PGA de cerámica.

Los buses de comunicación

Los buses son cables por los que circula la información en forma de bits. Las unidades que integran el ordenador se comunican a través de los buses.

Hay tres tipos de buses:

Bus de datos: Permite establecer el intercambio de datos entre la CPU y el resto de unidades. Cada instrucción de un programa y cada byte de datos viaja por este bus. La velocidad del bus de datos se mide en MHz o GHz.
Bus de direcciones: Transmite direcciones entre la CPU y la memoria. Funciona sincronizado con el de datos. Este bus es necesario para conocer las direcciones de los datos que se envían a la CPU por el bus de datos.
Bus de control de la CPU: Genera los impulsos eléctricos necesarios para gobernar el resto de elementos.

La memoria principal (RAM)

En la memoria principal o RAM se almacenan dos tipos de información: el programa o secuencia de instrucciones a ejecutar y los datos que manejan estas instrucciones.

La RAM está formada por un conjunto de casillas o posiciones de memoria que son capaces de almacenar un dato o una instrucción. Cada casilla tiene 8 bits (1 byte)

En la memoria RAM se almacenan los datos y los programas que se están ejecutando en ese momento en el ordenador, y cuando este se apaga, los datos de la RAM desaparecen.

Unidades de entrada y de sálida

También conocidos como periféricos, son dispositivos que se conectan al ordenador y permiten almacenar información y comunicar el ordenador con el exterior.
Se clasifican en:

Periféricos de entrada: Son los que introducen datos externos al ordenador para después ser tratado por la CPU.
Periféricos de salida: Son los que reciben información que luego es procesada por la CPU y la reproduce para que el usuario pueda perceptirla.
Periféricos de almacenamiento: Son los encargados de guardar datos de forma segura para usarlos posteriormente, y pueden ser internos o externos.
Periféricos de comunicación: Facilitan la interacción entre dos o más ordenadores o entre un ordenador y otro periférico externo.

El arranque de un ordenador

Cuando encendemos el ordenador, la fuente de alimentación lleva corriente a todos los
componentes, incluyendo a la CPU, que envía una orden al chip de la memoria ROM
de la BIOS, donde se encuentran grabadas las rutinas del POST.Si la BIOS no encuentra nada anormal, continúa el proceso de arranque del ordenador.
Posteriormente, ejecuta instrucciones del SO trasladándolas a la RAM y aparece la primera pantalla del sistema operativo.