Arquitectura de Von Neumann

    Se denomina arquitectura de computadores al conjunto de características que poseen estas máquinas, en cuanto se refiere al tratamiento de las variables, representadas por datos, que se introducen en ellas, su almacenamiento y el conjunto de instrucciones que sirven para procesarlas.

    En la historia de la computación destacan dos tipos de arquitecturas: la Harvard y la de Von Neumann.

    La arquitectura Harvard proponía utilizar dos dispositivos de almacenamiento, para datos e instrucciones de proceso, respectivamente, que eran de distinta naturaleza, ya que para los primeros se empleaba un complejo sistema de interruptores y para las segundas cintas perforadas. La computadora Mark I, diseñada en la Universidad de Harvard por Howard H. Aiken en 1944, respondía a esta concepción de los equipos informáticos.

    Frente a este planteamiento, la arquitectura de Von Neumann propone la utilización de un dispositivo único, llamado memoria, en el que se almacenen conjuntamente los datos y todas las instrucciones que sirven para su tratamiento. Este conjunto de instrucciones se denomina programa.

    Esta concepción de una computadora fue expuesta por vez primera en 1945, en el documento First Draft of a Report on the EDVAC. La EDVAC, cuyo nombre es el acrónimo de las palabras inglesas Electronic Discrete Variable Automatic Computer, fue la máquina sucesora de la famosa ENIAC, diferenciándose de ella en que, en lugar de utilizar el sistema decimal, empleó por vez primera el sistema binario, es decir, en base dos, lo que constituyó una verdadera revolución en el campo de la naciente Informática.

    Además, en ella (y también por vez primera) las instrucciones fueron diseñadas para poder ser almacenadas de manera especial, constituyendo así el embrión de lo que actualmente se denomina programa informático.

    Las computadoras fabricadas con la arquitectura de Von Neumann tienen las siguientes partes:

    La CPU: su nombre es el acrónimo de Central Procesing Unit. Su cometido es tomar los datos introducidos, procesarlos según las instrucciones existentes y enviar los resultados a los periféricos de salida. A su vez, dentro de ella, se distingue:

    La unidad de control (UC): su cometido es interpretar las instrucciones, así como producir las necesarias señales de control para que dichas instrucciones puedan ser ejecutadas.

    La unidad aritmético-lógica (UAL): realiza con los datos las operaciones matemáticas pertinentes, verifica comparaciones entre valores y toma decisiones lógicas, basándose en el Álgebra de Boole. Vuelca los resultados que obtiene, dirigida por la unidad de control.

    Los registros: permiten a la CPU el almacenamiento de datos en el transcurso de alguna operación.

    La memoria principal:se la denomina memoria RAM (Random Acces Memory) o memoria de acceso aleatorio. En ella, como se ha dicho, se almacenan los datos y los programas. En las modernas memorias, la RAM está dividida en una serie de casillas, identificadas por un número que se denomina dirección de memoria, y que es el que permite a la unidad de control saber en todo momento el lugar de la memoria al que debe dirigirse. En la memoria principal, además de almacenar datos, también es posible leerlos.

    Dispositivos de entrada: también llamados periféricos de entrada, como su nombre indica, permiten la introducción de datos en la computadora. En los modernos equipos, podemos citar el teclado, el ratón y el escáner.

    El primero permite introducir números, letras, caracteres especiales y funciones. El mercado actual presenta tipos de teclado muy variados. Se unen al ordenador por medio de un cable que va a un conector PS/2 o USB, aunque también los hay con conexión inalámbrica.

    El ratón o mouse es un dispositivo que fue introducido por Apple y que permite señalar elementos presentes en la pantalla del monitor, por medio de un símbolo que se denomina puntero, así como seleccionar, mediante movimiento del mismo, sectores de un documento visible en el monitor. Como en el caso anterior, se comunican con el equipo por medio de un cable insertado en un conector PS/2 o en uno USB. Los hay de funcionamiento mecánico, óptico e inalámbrico.

    El escáner es un periférico con el que se puede introducir en el ordenador imágenes y textos impresos, en este último caso, mediante un programa especial, denominado OCR. Generalmente, se conectan al equipo mediante puertos USB.

    Dispositivos de salida:son el monitor y la impresora. Con uno y otra, el equipo devuelve los resultados que haya obtenido a partir de los datos introducidos y del procesamiento que se haya hecho con ellos, mediante el correspondiente conjunto de instrucciones que constituye el programa.

    Los monitores se han construido durante mucho tiempo empleando tubos de rayos catódicos, de forma similar a como se fabricaban las pantallas de televisión. Dichos monitores, conocidos por sus siglas, CRT, modernamente, se han visto sustituidos por los LCD, o pantallas de cristal líquido, y por los TFT, variedad de los anteriores y aún de mayor calidad. Se suelen unir al ordenador mediante cables que van a conectores tipo “D”.

    Por su parte, las impresoras trasladan a un soporte material, casi siempre papel, textos, imágenes y resultados de cálculo. En las más antiguas, la impresión se hacía por un sistema de agujas que percutían sobre una cinta impregnada en tinta, similar a las que se empleaban en las máquinas de escribir. Hoy día, las más usadas son las de chorro de tinta (Ink Jet) o las láser.

    Buses: sirven para realizar conexiones entre los distintos componentes del sistema y son una especie de carreteras por las que circulan los datos. Modernamente, se suelen usar dos tipos de ellos: el PCI y el AGP. El primero, cuyo nombre es interconexión de componentes periféricos, soporta dispositivos de entrada y salida y sirve, además, para añadir a un equipo ya fabricado nuevos componentes. El segundo se emplea para conectar la tarjeta de vídeo que permitirá obtener imágenes en el monitor.