Arquitectura de Computadoras
La arquitectura de computadoras es el diseƱo conceptual y la estructura operacional fundamental de un sistema de computadora . Es decir, es un modelo y una descripciĆ³n funcional de los requerimientos, y las implementaciones de diseƱo para varias partes de una computadora, con especial interĆ©s en la forma en que la unidad central de proceso (UCP) trabaja internamente y accede a las direcciones de memoria.
TambiĆ©n suele definirse como la forma de seleccionar e interconectar componentes de hardware para crear computadoras segĆŗn los requerimientos de funcionalidad, rendimiento y costo.
Modelo de Von Neuman
El nacimiento u origen de la arquitectura Von Neumann surge a raĆz de una colaboraciĆ³n en el proyecto ENIAC del matemĆ”tico de origen hĆŗngaro, John Von Neumann. Este trabajaba en 1945 en el Laboratorio Nacional Los Ćlamos cuando se encontrĆ³ con uno de los constructores de la ENIAC. CompaƱero de Albert Einstein, Kurt Gƶdel y Alan Turing en Princeton, Von Neumann se interesĆ³ por el problema de la necesidad de recablear la mĆ”quina para cada nueva tarea.
En 1949 habĆa encontrado y desarrollado la soluciĆ³n a este problema, consistente en poner la informaciĆ³n sobre las operaciones a realizar en la misma memoria utilizada para los datos, escribiĆ©ndola de la misma forma, es decir en cĆ³digo binario. Su "EDVAC" fue el modelo de las computadoras de este tipo construidas a continuaciĆ³n
Organizacion del modelo
Los ordenadores con esta arquitectura constan de cinco partes: La unidad aritmƩtico-logicao ALU, la unidad de control, la memoria, un dispositivo de entrada/salida y el bus de datos que proporciona un medio de transporte de los datos entre las distintas partes.
Un ordenador con esta arquitectura realiza o emula los siguientes pasos secuencialmente:
- Enciende el ordenador y obtiene la siguiente instrucciĆ³n desde la memoria en la direcciĆ³n indicada por el contador de programa y la guarda en el registro de instrucciĆ³n.
- Aumenta el contador de programa en la longitud de la instrucciĆ³n para apuntar a la siguiente.
- Decodifica la instrucciĆ³n mediante la unidad de control. Ćsta se encarga de coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar una funciĆ³n determinada.
- Se ejecuta la instrucciĆ³n. Ćsta puede cambiar el valor del contador del programa, permitiendo asĆ operaciones repetitivas. El contador puede cambiar tambiĆ©n cuando se cumpla una cierta condiciĆ³n aritmĆ©tica, haciendo que el ordenador pueda 'tomar decisiones', que pueden alcanzar cualquier grado de complejidad, mediante la aritmĆ©tica y lĆ³gica anteriores.
Maquina De Turing
Una mƔquina de Turing (MT) es un modelo computacional que realiza una lectura/escritura de manera automƔtica sobre una entrada llamada cinta, generando una salida en esta misma.
Este modelo estĆ” formado por un alfabeto de entrada y uno de salida, un sĆmbolo especial llamado blanco, un conjunto de estados finitos y un conjunto de transiciones entre dichos estados.
Funcionamiento
La mƔquina de Turing consta de un cabezal lector/escritor y una cinta infinita en la que el cabezal lee el contenido, borra el contenido anterior y escribe un nuevo valor. Las operaciones que se pueden realizar en esta mƔquina se limitan a:
- Avanzar el cabezal lector/escritor hacia la derecha.
- Avanzar el cabezal lector/escritor hacia la izquierda.
El cĆ³mputo es determinado a partir de una tabla de estados de la forma:
(estado, valor) (nuevo estado, nuevo valor, direcciĆ³n)
Esta tabla toma como parĆ”metros el estado actual de la mĆ”quina y el carĆ”cter leĆdo de la cinta, dando la direcciĆ³n para mover el cabezal, el nuevo estado de la mĆ”quina y el valor a escribir en la cinta.
La memoria es la cinta de la mĆ”quina que se divide en espacios de trabajo denominados celdas, donde se pueden escribir y leer sĆmbolos. Inicialmente todas las celdas contienen un sĆmbolo especial denominado "blanco"
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