Conocer los elementos y características de la arquitectura de Von Neumann y Harvard

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Tarea 2 - Conocer los elementos y características de la arquitectura de Von Neumann y Harvard

Alfredo Pulgarin Osorio

Andrea Estefania Herrera Gomez

Angie Luz Machado Villar

Edwin Leobardo Montoya

Sebastian Guerrero

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Arquitectura de Computadores

Francisco Nicolas Solarte

Tutor

Universidad Nacional Abierta y a Distancia - UNAD

Escuela de Ciencias Básicas Tecnología e Ingeniería - ECBTI

Ingeniería de Sistemas

Marzo 2022

Introducción

Conocer los elementos y características de la arquitectura de Von Neumann y Harvard, es un tema que se encuentra contemplado en la unidad 1 del curso Arquitectura de computadores. Para el desarrollo y comprensión de la unidad, es indispensable que el estudiante este comprometido en alcanzar adecuadamente las competencias del módulo, este objetivo no se alcanzará si no se lleva a cabo el recorrido literario y la participación en los encuentros con los docentes.

En el siguiente trabajo, se expone el desarrollo de cada una de las actividades de la guía de actividades y rubrica de evaluación para la tarea 2. En el desarrollo de cada actividad planteada, es necesario conocer los diferentes términos a utilizar: Arquitectura de Von Neumann, Arquitectura de Harvard, unidad de control, unidad aritmética, CPU, entre otros.

 Como parte de la actividad se socializó previamente en el foro de la unidad todos los avances del desarrollo de los ejercicios con el tutor designado y compañeros de curso, con la finalidad de obtener diferentes aportes y retroalimentación para la sustentación de este trabajo. Entre ellos se destacó el diseño de un mapa conceptual y ensayo descriptivo realizado bajo la investigación acerca de los temas del curso de arquitectura de computadores.

Objetivo general

• Conocer y comprender los fundamentos básicos de la organización, estructura y funcionamiento de las arquitecturas de Von Neumann y Harvard

Consolidado de los mapas conceptuales del enfoque funcional y estructural de una computadora

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Autor: Andrea Estefania Herrera Gomez

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Autor: Angie Luz Machado Villar

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Autor: Alfredo Pulgarin Osorio

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Autor: Edwin Leobardo Montoya

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Autor: Sebastian Guerrero

Consolidado de los ensayos descriptivos

1. ¿Arquitecturas para toda la vida? – Alfredo Pulgarin Osorio

La arquitectura propuesta por Jhon Von Neumnan es determinante en el manejo que tiene al procesar los datos en un dispositivo de almacenamiento, allí puede transmitir datos e instrucciones. Estos son almacenados dentro de la memoria, usando un bus de datos para conectarse con las CPU. La eficiencia frente al uso de la memoria ayuda a que la unidad aritmética lógica ALU cumpla con la ejecución eficiente de los datos. Esta arquitectura almacena los datos e instrucciones en una sola cache, un bus para las direcciones y los datos. Los equipos con esta arquitectura están compuestos por la unidad de control, unidad aritmeticológica, memoria, dispositivos de entrada y salida y el único bus de datos que transporta los datos y la información en los componentes.

La arquitectura de Harvard tiene los datos y buses de instrucciones independientes, allí cada bus se encarga de trasferir la información de una forma simultánea en cada bus. Las memorias son independientes, pero debe estar ejecutadas prácticamente al mismo tiempo. La memoria de instrucciones es totalmente aparte de la memoria de datos, hace que sea más rápida. Esta arquitectura es común en sistemas de alto rendimiento ya que estos consumen más recursos del sistema como la energía. Las ventajas de la arquitectura Harvard serian:

Los datos no tienen que esperar un procesamiento o cola para acceder a la memoria, bus de trasferencia distintos para trasferir cada dato o instrucción de manera eficiente, se puede tener instrucciones y datos de distinto tamaño memoria RAM para manejo de datos, memoria ROM para las instrucciones. Las ventajas de la arquitectura Jhon Von Neumann serian: Usa un solo bus para las direcciones y datos, mejor acceso para acceder a los datos e instrucciones, eficiente en el uso de la memoria, Simplicidad en su diseño, no estar dividido en dos memorias.

Ambas arquitecturas son funcionales, pero actualmente la más usada es la de Jhon Neumann, pero si se trata de velocidad sin importar el consumo energético y recursos, se puede optar por la arquitectura Harvard.

Es importante recalcar que usar un solo bus como la arquitectura Jhon Neumann, consume más el proceso de la memoria cache que la CPU, encolando los datos e instrucciones, la arquitectura Harvard evita esta novedad por tener buses independientes.

1. La Propuesta De Arquitectura De Von Neumann Y Harvard – Andrea Herrera

Es común en el entorno preguntarse sobre el cómo funciona un computador, para dar respuesta simple y precisa a este cuestionamiento solo habría que conocer un poco sobre la arquitectura de Von Neuman y Harvard. Lo primero que hay que conocer es a qué hace referencia cuando se habla sobre la estructura de un computador, entendiéndose simplemente como el modo en que los componentes están relacionados y entender la función como un componente individual que hace parte de la estructura. En la actualidad la arquitectura propuesta por Von Neumann y Harvard siguen siendo empleadas, por ello es importante conocer a cabalidad su funcionamiento, ventajas, limitaciones y características principales.

La arquitectura de Von Neumann se caracteriza porque los datos y las instrucciones están almacenados en una misma memoria de lectura, por lo tanto no se puede diferenciar entre datos e instrucciones al examinar una posición de memoria, por ello se utiliza una unidad de control a la cual se accede a través de un sistema de buses único, este tipo de arquitectura requiere menos hardware ya que solo necesita alcanzar una memoria común; por otro lado la arquitectura de Harvard varia de la Neumann en que en esta, las instrucciones  y los datos se almacenan en memoras diferentes, por lo que se requieren buses de datos por separada para cada memoria, lo cual se traduce en requerir más espacio pero ofrece mayor velocidad en ejecución del procesador.

Las arquitecturas de Von Neumann y Harvard se han venido fusionando, dando como resultado la arquitectura empleada en la mayoría de los computadores modernos; sin embargo, es la de Neumann la que establece el estándar de los componentes esenciales de una computadora. Para sacar el máximo provecho y potencial a este dispositivo tan preciado, se requiere conocer los fundamentos que lo rigen, identificando también el desarrollo tecnológico que han tenido.

1. Arquitecturas que prevalecen – Angie Machado Villar

La arquitectura de las computadoras se refiere al diseño conceptual y la estructura operacional básica de un equipo de cómputo, por lo tanto, hace referencia a la organización hardware del sistema y a la arquitectura del repertorio de instrucciones.  Esta Arquitectura es el eje central que definirá variables fundamentales del equipo relacionadas con  el procesador, memoria RAM, disco duro, dispositivos de entrada/salida y software, de ahí su importancia en la creación de equipos funcionales en la actualidad y aunque existen distintos tipos de arquitecturas de computadores sobre salen sin duda alguna la arquitectura de  Harvard arquitectura de Von Neumann, las cuales aunque tengas diferencias y datan de años atrás aun hoy en día siguen siendo un pilar y guía de referencia lo que significa que es crucial comprender detalladamente su funcionamiento.

La arquitectura de Von Neumann se caracteriza principalmente por los procesadores que tiene el mismo dispositivo de almacenamiento tanto para los programas como para los datos, y al ser almacenados en esta misma memoria solo utilizan un único bus de datos para poder mantener contacto con la CPU. LO cual se traduce en eficiencia en la utilización de la memoria. Además, los ordenadores que utilizan este modelo se componen por la unidad aritmética lógica y una unidad de control. A diferencia del modelo de Von Neumann, la arquitectura de Harvard se diferencia principalmente por la división de las instrucciones de los datos que se comunican con la unidad central de proceso en dos memorias separadas. Esto genera también que se utilicen distintos buses de información, por lo tanto, no es tan eficiente en la utilización de la memoria. Estos ordenadores siempre se componen por los mismos elementos que los utilizados por el modelo de Von Neumann, excepto por que tiene dos memorias, una utilizada para las instrucciones y otra para los datos, y no una única memoria como el otro modelo.

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