Arquitectura Neuman

John Von Neuman

         (28 de diciembre de 1903 - 8 de febrero de 1957) John Von Neumann fue uno de los matemáticos más importantes de la historia moderna cuyo legado incluye, entre otras aportaciones, la arquitectura de computadores y las máquinas autorreplicantes. Realizó contribuciones importantes en física cuántica, análisis funcional, teoría de conjuntos, informática, economía, análisis numérico, hidrodinámica (de explosiones), estadística y muchos otros campos de la matemática. Recibió su doctorado en matemáticas de la Universidad de Budapest a los 23 años.
 

John Von Neuman

Arquitectura de Von Neumann

          La arquitectura de Von Neumann es una familia de arquitecturas de computadoras que utilizan el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para las instrucciones como para los datos (a diferencia de la arquitectura Harvard).

        La mayoría de computadoras modernas están basadas en esta arquitectura, aunque pueden incluir otros dispositivos adicionales, (por ejemplo, para gestionar las interrupciones de dispositivos externos como ratón, teclado, entre otros). 

 

Funcionamiento de la Arquitectura

           Para ver cómo funciona la arquitectura he creado una representación documentada del proceso.

          Este diseño de la arquitectura, como ya he comentado, es el básico (con acumulador como registro de entrada) y el ancho de los datos es de 8 bits. Las instrucciones están formadas por dos bloques de 4 bits, los primeros para instrucciones y los últimos para la dirección de la memoria.

        Siempre que se usa en una instrucción un número está destinado a la dirección de memoria, donde se usa el verdadero número que se usará para una operación.

          Actualmente se usan anchos de 32, 64 o 128 bits en computadoras, y no tiene porqué seguir el mismo patrón. Seguidamente voy a exponer varios patrones que se pueden dar, a fin de completar un poco más la representación que es muy simple al disponer solo de 8 bits.

   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. Como había dicho,

aquí tenemos la simulación documentada de como funciona la arquitectura de Von Neumann.

 Origen

         El nacimiento de la arquitectura Von Neumann surge a raíz de una colaboración en el proyecto ENIAC del matemático de orígen húngaro, John Von Neumann. Este trabajaba en 1947 en el laboratorio atómico de Los Alamos cuando se encontró con uno de los constructores de la ENIAC. Compañero de Einstein, Goedel y Turing en Princeton, Von Neumann se interesó por el problema de la necesidad de "recablear" la máquina para cada nueva tarea.

        En 1949 había encontrado y desarrollado la solución a este problema, consistente en poner la información sobre las operaciones a realizar en la misma memoria utilizada para los datos, escribiéndola de la misma forma, es decir en código binario. Su "EDVAC" fue el modelo de las computadoras de este tipo construidas a continuación. Se habla desde entonces de la "arquitectura de Von Neumann", aunque también diseñó otras formas de construcción. El primer computador comercial construido en esta forma fue el UNIVAC 1, fabricado en 1951 por la Sperry-Rand Corporation y comprado por la Oficina del Censo de Estados Unidos.  

Origen de término Arquitectura Von Neumann

         El término arquitectura de Von Neumann se acuñó a partir del memorando First Draft of a Report on the EDVAC (1945) escrito por el conocido matemático John von Neumann en el que se proponía el concepto de programa almacenado. Dicho documento fue redactado en vistas a la construcción del sucesor de la computadora ENIAC y su contenido fue desarrollado por John Presper Eckert, John William Mauchly, Arthur Burks y otros durante varios meses antes de que von Neumann redactara el borrador del informe. Es por ello que otros tecnólogos como David A. Patterson y John L. Hennessy promueven la sustitución de este término por el de arquitectura Eckert-Mauchly. 

Primeros ordenadores basados en Arquitecturas

        La primera saga se basaba en un diseño que fue utilizado por muchas universidades y empresas para construir sus equipos. Entre estos, sólo ILLIAC y ORDVAC tenían un conjunto de instrucciones compatible. 

* ORDVAC (U-Illinois) en Aberdeen Proving Ground, Maryland (completado en noviembre de 1951)

* IAS machine en Princeton University (Jan 1952)

* MANIAC I en Laboratorio Cientifico Los Alamos(Mar 1952)

* ILLIAC en la Universidad de Illinois, (Sept 1952)

* AVIDAC en Laboratorios Argonne National (1953)

* ORACLE en Laboratorio Nacional de Oak Ridge (Jun 1953)

* JOHNNIAC en RAND Corporation (Jan 1954)

* BESK en Estocolmo (1953)

* BESM-1 en Moscú (1952)

* DASK en Dinamarca (1955)

* PERM en Munich (1956?)

* SILLIAC en Sydney (1956)

* WEIZAC en Rehovoth (1955)