Arquitectura Von Neumann Y Harvard.docx

INSTITUTO TECNOLÓGICO DE ESTUDIOS SUPERIORES DE LOS CABOS

“Por una patria con

sabiduría y espíritu de progreso”

Arquitectura Von Neumann y Harvard “Micro controladores”

PRESENTA:

Ortega Márquez Luis Ángel NOMBRE DEL PROFESOR:

MSC JACOB EMIR GREEN OJEDA

San José del Cabo, B.C.S.

27 de Agosto de 2018

Arquitectura Von Neumann y Harvard 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. La mayoría de computadoras modernas están basadas en esta arquitectura, aunque pueden incluir otros dispositivos adicionales, (por ejemplo, para gestionarlas interrupciones de dispositivos externos como ratón, teclado, etc.).

En un sistema con arquitectura Von Neumann el tamaño de la unidad de datos o instrucciones está fijado por el ancho del bus que comunica la memoria con la CPU. Así un microprocesador de 8 bits con un bus de 8 bits, tendrá que manejar datos e instrucciones de una o más unidades de 8 bits (bytes) de longitud. Si tiene que acceder a una instrucción o dato de más de un byte de longitud, tendrá que realizar más de un acceso a la memoria. El tener un único bus hace que el microprocesador sea más lento en su respuesta, ya que no puede buscar en memoria una nueva instrucción mientras no finalicen las transferencias de datos de la instrucción anterior. Las principales limitaciones que nos encontramos con la arquitectura Von Neumann son:



La limitación de la longitud de las instrucciones por el bus de datos, que hace que el microprocesador tenga que realizar varios accesos a memoria para buscar instrucciones complejas.

 La limitación de la velocidad de operación a causa del bus único para datos e instrucciones que no deja acceder simultáneamente a unos y otras, lo cual impide superponer ambos tiempos de acceso La arquitectura Von Neumann realiza o emula los siguientes pasos secuencialmente: 1.- Obtiene la siguiente instrucción desde la memoria en la dirección indicada por el contador de programa y la guarda en el registro de instrucción. 2.- Aumenta el contador de programa en la longitud de la instrucción para apuntar a la siguiente. 3.- Descodifica la instrucción mediante la unidad de control. Ésta se encarga de coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar una función determinada. 4.- Se ejecuta la instrucción. Ésta puede cambiar el valor del contador del programa, permitiendo así operaciones repetitivas. 5.- Regresa al paso N° 1.

Harvard Arquitectura Harvard Originalmente, el término Arquitectura Harvard hacía referencia a las arquitecturas de computadoras que utilizaban dispositivos de almacenamiento físicamente separados para las instrucciones y para los datos (en oposición a la Arquitectura de von Neumann. El término proviene de la computadora Harvard Mark I, que almacenaba las instrucciones en cintas perforadas y los datos en interruptores. Las instrucciones y los datos se almacenan en cachés separadas para mejorar el rendimiento. Por otro lado, tiene el inconveniente de tener que dividir la cantidad de caché entre los dos, por lo que funciona mejor sólo cuando la frecuencia de lectura de instrucciones y de datos es aproximadamente la misma.

Ventajas de esta arquitectura: 1.- El tamaño de las instrucciones no está relacionado con el de los datos, y por lo tanto puede ser optimizado para que cualquier instrucción ocupe una sola posición de memoria de programa, logrando así mayor velocidad y menor longitud de programa.

2.- El tiempo de acceso a las instrucciones puede superponerse con el de los datos, logrando una mayor velocidad en cada operación.

Arquitectura Von Neumann

Arquitectura Harvard

Fecha de creación

1945

1947

Primera computadora

ENIAC

MARK I

Estructura

La UCP se comunica a través de un

Tiene un bus separado para el

solo bus con un banco de memoria

programa y otro para los

en donde se almacenan los códigos

datos. Así se evita el problema

de instrucción del programa, como

del cuello de botella de Von

los datos que serán procesados por

Neumann y se obtiene un

este.

mejor desempeño.

Memoria de datos

Memoria RAM

Memoria de instrucciones

Memoria ROM

Memoria

Memoria Cache Buses

Bus de datos

Bus de datos

Bus de direcciones

Bus de direcciones

Bus de control Tipo de computadora

Supercomputadoras

Supercomputadoras

Semejanzas

Guardan información

Guardan información

Diferencias

Un solo bus de datos comunica

Son dos buses independientes

Es la más utilizada aunque la mas

Mayor velocidad aunque no

lenta

tan utilizada

Hoy en día la gran mayoría delos equipos son construidos con la arquitectura Von Neumann debido a las capacidades dinámicas del diseño, como la implementación y operación de un programa en vez de dos, aunque puede ser más lenta para determinadas tareas, es más flexible y permite más conceptos como la programación libre, procesador de textos, etc.