Arquitectura de ordenadores: Von Neumann

Estrenamos el blog con una entrada dedicada a la historia de la arquitectura de los ordenadores.

Pero, ¿a qué nos referimos exactamente cuando hablamos de la “arquitectura de un ordenador”?

Bien, definimos la arquitectura de un ordenador como la división de sus componentes según su función y la forma de comunicarse con otros componentes, para poder trabajar de forma conjunta y así coordinarse a la hora de realizar una función determinada.

Los primeros ordenadores eran muy diferentes a los actuales. No sólo por el tipo de piezas con las que se construían, sino también por el planteamiento utilizado para que el ordenador realizase las tareas que se le encomendaban.

Antes de 1945 los ordenadores, además de ser unas máquinas de un tamaño descomunal, que nada tenían que ver con los ordenadores de sobremesa que hoy en día conocemos, se programaban por hardware. Es decir, un ordenador se diseñaba y construía con la idea de resolver un problema determinado, como la resolución de un problema matemático complejo, y era inflexible en sus funciones: El ordenador recibía los datos de entrada, los procesaba según estuviese diseñado y proporcionaba la solución tras realizar sus cálculos.

Pero si en algún momento necesitábamos que el ordenador realizase otra función (como resolver otro tipo de problema, o proporcionarle datos diferentes para resolverlo, o bien que nos presentase la solución de otra manera) era imprescindible cambiar el cableado, haciendo que las piezas que componían el ordenador se interconectasen de otra forma, consiguiendo cambiar su comportamiento final.

Esto era así…  Hasta que apareció John Von Neumann.

John Von Neumann (1903-1957) fue un matemático de origen austro-húngaro, uno de los más grandes del siglo XX. Entre muchos otros hitos matemáticos de su carrera, nosotros destacaremos el más relevante para el tema que tratamos: el concepto de programa almacenado, que dió lugar a lo que se conoce como Arquitectura de Von Neumann, en la cual se basan en su mayor parte los ordenadores actuales.

Aunque muchas fuentes restan autoría a Von Neumann sobre el diseño de dicha arquitectura y el desarrollo del concepto de programa almacenado, nosotros no vamos a ahondar en este tema, nos interesa más saber de qué trata el concepto de programa almacenado y cómo funciona la arquitectura de Von Neumann. Para más información sobre este tema podéis consultar este artículo en la Wikipedia: Arquitectura de Von Neumann.

El concepto de programa almacenado se resume en la idea de introducir en la memoria del ordenador tanto los datos que necesita para resolver un determinado problema, como las instrucciones para resolver dicho problema.

Para ello fue necesario rediseñar la arquitectura de los ordenadores que, como ya comentamos anteriormente, se diseñaban y construían solamente para resolver un determinado problema. El objetivo era construir una máquina que pudiese recibir unas instrucciones sencillas e interpretarlas; de esta manera el ordenador recibiría las instrucciones conjuntamente con los datos y realizaría los cálculos necesarios para procesar dicha información y obtener el resultado deseado. Es una manera cómoda de crear una máquina de procesamiento de datos con funciones “ilimitadas”, a la cual podemos indicarle qué debe hacer en cada momento según nuestras necesidades.

El diseño de los módulos que componen dicha máquina y la forma de interconectarse entre ellos para poder realizar esta tarea es lo que hoy en día se conoce como la arquitectura de Von Neumann.

La arquitectura de Von Neumann define cuatro componentes fundamentales:

  • Procesador: Encargado tanto de ejecutar las instrucciones de los programas que proporcionemos al ordenador como de controlar y coordinar el funcionamiento del resto de componentes.
  • Memoria: Lugar donde se almacenan los datos y las instrucciones a tratar.
  • Interfaces de Entrada/Salida: Dispositivos creados para poder intercambiar información con el exterior de la máquina.
  • Buses: Las conexiones que interconectan los diferentes módulos que componen el ordenador.
Esquema de la arquitectura de Von Neumann.

Esquema sencillo de la arquitectura de Von Neumann.

Definiremos cada componente de esta arquitectura con más detalle en entradas posteriores.

Saludos!!!

Una respuesta a “Arquitectura de ordenadores: Von Neumann

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