ARQUITECTURA DE COMPUTADORES

301302 - 43

JUAN CARLOS MARTÍNEZ FERNÁNDEZ COD:

JAIRO EMILIO ARRIETA MEJIA

COD: 1082066149

SELENE CAROLINA PEREIRA

COD:

MARGARITA ROSA FLORIAN LÓPEZ

COD: 1085175128

FECHA: 14 / 11 / 13

TUTOR: JESUS EMIRO VEGA

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA

ESCUELA DE CIENCIAS BÁSICAS, TECNOLOGÍA E INGENIERÍA

TRABAJO COLABORATIVO 2

La máquina de Von Newman

John Von Neumann fue un muy destacado, científico y matemático húngaro estadounidense que realizo contribuciones muy importantes en variados ámbitos. Se le atribuye la creación de la arquitectura de computadores 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 gestionar las interrupciones de dispositivos externos como ratón, teclado, etc.). El nacimiento u origen de la arquitectura Von Neumann surge a raíz de una colaboración en el proyecto ENIAC, John Von Neumann, trabajaba en 1945 en el Laboratorio Nacional Los

Álamos cuando se encontró con uno de los constructores de la ENIAC. Compañero de Albert Einstein, KurtGödel y Alan Turing en Princeton, Von Neumann se interesó por el problema de la necesidad de reconfigurar 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 I, fabricado en 1951 por la Sperry-Rand Corporation y comprado por la Oficina del Censo de Estados Unidos.

Los ordenadores con esta arquitectura constan de cinco partes: La unidad aritmético-lógica o 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:

1. Enciende el ordenador y 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. Decodifica 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. El contador puede cambiar también cuando se cumpla una cierta condición aritmética, haciendo que el ordenador pueda 'tomar decisiones', que pueden alcanzar cualquier grado de complejidad, mediante la aritmética y lógica anteriores.

La memoria constaba de 4096 palabras, cada una con 40 bits (0 o 1). Cada palabra podía contener 2 instrucciones de 20 bits o un número entero de 39 bits y su signo. Las instrucciones tenían 8 bits dedicados a señalar el tiempo de la misma y 12 bits para especificar alguna de las 4096 palabras de la memoria.

La máquina no manejaba la aritmética de punto flotante, porque Von Neumann pensaba que cualquier matemático competente debería ser capaz de llevar la cuenta del punto decimal (en este caso del punto binario), mentalmente. Un elemento importante del hardware de la PC es la unidad del sistema, que contiene una tarjeta de sistema, fuente de poder y ranuras de expansión para tarjetas opcionales. Los elementos de la tarjeta de sistema son un microprocesador, memoria de solo lectura (ROM) y memoria de acceso aleatorio (RAM). El cerebro de la PC y compatibles es un microprocesador basado en la familia 8086 de Intel, que realiza todo el procesamiento de datos e instrucciones. Los procesadores varían en velocidad y capacidad de memoria, registros y bus de datos. Un bus de datos transfiere datos entre el procesador, la memoria y los dispositivos externos. La primera computadora con esta arquitectura fue la EDVAC, esta computadora fue diseñada para ser binaria con adición, sustracción y multiplicación automática y división programada. También poseería un verificador automático con capacidad para mil palabras (luego se estableció en 1.024). Físicamente la computadora fue construida de los siguientes componentes: Un lector-grabador de cinta magnética, una unidad de control con osciloscopio, una unidad para recibir instrucciones del control y la memoria y para dirigirlas a otras unidades, una unidad computacional para realizar operaciones aritméticas en un par de números a la vez y mandarlos a la memoria después de corroborarlo con otra unidad idéntica, un cronómetro, y una unidad de memoria dual.

DIFERENCIAS

PRIMERAS MÁQUINAS COMPUTADORES ACTUALES

- La máquina no maneja la aritmética de punto flotante, porque Von Neumann pensaba que cualquier matemático competente debería ser capaz de llevar la cuenta del punto decimal (en este caso del punto binario), mentalmente.

- El hardware de esta máquina ocupa mayor espacio o son más grandes que las actuales

- El procesador tiene una capacidad

menor para el tratamiento de datos

- La mayoría de computadoras modernas están basadas en esta arquitectura

- A pesar de que las tecnologías empleadas en las computadoras digitales han cambiado mucho desde que aparecieron los primeros modelos en los años 40, la mayoría todavía utiliza la Arquitectura de von Neumann, publicada a principios de los años 1940 por John von Neumann, que otros autores atribuyen a John Presper Eckert yJohn William Mauchly.

- La arquitectura de Von Neumann describe una computadora con 4 secciones principales: la unidad aritmético lógica (ALU por sus siglas del inglés: Arithmetic Logic Unit), la unidad de control, la memoria central, y losdispositivos de entrada y salida (E/S). Estas partes están interconectadas por canales de conductores denominados buses

EJERCICIOS

Convertir el (33214)8 a) Decimal b) Binario. -SOLUCIÓN:

33214(base 8) 3*84+3*83+2*82+1*81+4*80 = 13964 (base 10)

Dividendo Divisor Cociente Reciduo

13964 2 6982 0

6982 2 3491 0

3491 2 1745 1

1745 2 872 1

872 2 436 0

436 2 218 0

218 2 109 0

109 2 54 1

54 2 27 0

27 2 13 1

13 2 6 1

6 2 3 0

3 2 1 1

11011010001100 (base 2)

1396410 2 19 6982 2 16 09 3491 2 04 18 14 1745 2 0 02 09 14 872 2 0 11 05 07 436 2 1 1 12 03 218 2

0 16 018 109 2 0 0 09 54 2 1 14 27 2 0 07 13 2 1 1 6 2 0 3 2 1 1

Entonces 332148 = 1396410 = 110110100011002 en forma binaria Encontrar el equivalente de (112304)8 a) Decimal. b) Binario.

-SOLUCIÓN: 112304(base 8) 1*85+1*84+2*83+3*82+0*81+4*80 = 38084 (base 10) Dividendo Divisor Cociente Reciduo

38084 2 19042 0

19042 2 9521 0

9521 2 4760 1

4760 2 2380 0

2380 2 1190 0

1190 2 595 0

595 2 297 1

297 2 148 1

148 2 74 0

74 2 37 0

37 2 18 1

18 2 9 1

9 2 4 0

4 2 2 0

2 2 1 1

1100110011000100 (base 2)

Encontrar el equivalente de (5743)8 a) Decimal. b) Binario -SOLUCIÓN: 5743 (base 8) 5*83+7*82+4*81+3*80 = 3043 (base 10)

Dividendo Divisor Cociente Reciduo

3043 2 1521 1

1521 2 760 1

760 2 380 0

380 2 190 0

190 2 95 0

95 2 47 1

47 2 23 1

23 2 11 1

11 2 5 1

5 2 2 1

2 2 1 0

101111100011 (base 2) Hallar el equivalente en decimal y binario de (4321)8

a) Decimal = 4*83 + 3*82 + 2*81 + 1*80 = 4*512 + 3*64 + 2*8 + 1 = 2048 + 192 + 16 + 1 = 2257 (base 10) b) Binario

Dividendo Divisor Cociente Residuo

2257 2 1128 1

1128 2 564 0

564 2 282 0

282 2 141 0

141 2 70 1

70 2 35 0

35 2 17 1

17 2 8 1

8 2 4 0

4 2 2 0

2 2 1 0

100011010001 (base2)

Hallar el equivalente de la expresión (FEC716)16 a) En decimal. b) En binario.

FEC716 (base 16) 15*165+14*164+12*163+7*162+1*161+6*160 = 16697110(base 10)

Dividendo Divisor Cociente Reciduo

16697110 2 8348555 0

8348555 2 4174277 1

4174277 2 2087138 1

2087138 2 1043569 0

1043569 2 521784 1

521784 2 260892 0

260892 2 130446 0

130446 2 65223 0

65223 2 32611 1

32611 2 16305 1

16305 2 8152 1

8152 2 4076 0

4076 2 2038 0

2038 2 1019 0

1019 2 509 1

509 2 254 1

254 2 127 0

127 2 63 1

63 2 31 1

31 2 15 1

15 2 7 1

7 2 3 1

3 2 1 1

111111101100011100010110 (base 2) Hallar la suma y de los resultados en sistema decimal y binario de: (5247)8 + (6457)8

Hallamos (5247)8 Hallamos (6457)8

Decimal = 5*83 +2*82 +4*81 +7*80 = 6*83 + 4*82 + 5*81 + 7*80 = 5*512 + 2*64 + 4*8 + 7 = 6*512 + 4*64 + 5*8 + 7

=2560 + 128 + 32 +7 = 3072 + 256 + 40 + 7 = 2727 (base 10) = 3375 (base 10)

a) En binario.

Suma 1 0 0 0 0 0 0 0 0 1 1 1 + 1 0 1 0 1 0 1 0 0 1 1 1 1 1 0 1 0 0 1 0 0 1 1 1

1 0 0 1 1 1 0 1 0 1 0 0 0

Encontrar la suma de: (DEAC)16 + (BEBF)16

-SOLUCIÓN:

a) En binario.

Dividendo Divisor Cociente Residuo

3375 2 1687 1

1687 2 843 1

843 2 421 1

421 2 210 1

210 2 105 0

105 2 52 1

52 2 26 0

26 2 13 0

13 2 6 1

6 2 3 0

3 2 1 1

110100101111(base2)

Dividendo Divisor Cociente Residuo

2727 2 1363 1

1363 2 681 1

981 2 340 1

340 2 170 0

170 2 85 0

85 2 42 1

42 2 21 0

21 2 10 1

10 2 5 0

5 2 2 1

2 2 1 0

101010100111 (base2)

DEAC (base 16); 13*16^3+14*16^2+10*16^1+12*16^0 = 57004 (base 10) BEBF (base 16); 11*16^3+14*16^2+11*16^1+15*16^0 = 48831 (base 10) 57004 + 48831 = 105835

Dividendo Divisor Cociente Reciduo

105835 16 6614 11

6614 16 412 6

412 16 25 13

25 16 1 9

19D6B (base 16), es el resultado de la suma de DEAC + BEBF Convertir a BCD el número decimal (7245)10

En éste código cada símbolo de un número decimal se sustituye por su correspondiente equivalencia en binario con 4 bits.

Binario 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001

Decimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

724510

7 2 4 5

724510 = 0111 0010 0100 0101BCD

Pasar al código BCD el (6232)10

Binario 0000 0001 0010 0011 0100 0101 0110 0111 1000 1001

Decimal 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

623210

6 2 3 2

623210= 0110 0010 00110010 BCD Determinar el valor decimal del número binario con signo expresando en

complemento a 2: (11000101)2

0111 0010 0100 0101

0110 0010 0011 0010

Los valores decimales de los números positivos y negativos en el sistema de complemento a 2 se determinan sumando los pesos de todas las posiciones de bit donde haya unos e ignorando aquellas posiciones donde haya ceros. El peso del bit de signo en un número negativo viene determinado por su valor negativo.

2−7 26 25 24 23 22 21 20 1 1 0 0 0 1 0 1 Sumando los pesos donde hay 1: −128 + 64 + 4 + 1 = −59

REFERENCIAS BIBLIOGRÁFICAS

http://arantxa.ii.uam.es/~ig/practicas/enunciados/prac3/prac3.html

UNAD http://atc2.aut.uah.es/~rduran/FFCC/pdf/Cap1Hand.pdf

http://www.taringa.net/posts/info/6507753/Todo-lo-que-tenes-que-saber-sobre-una- computadora_parte-5_.html