El modelo de Von Neumann

La arquitectura Von Neumann o modelo de Von Neumann, es una arquitectura de computadoras descrita por el matemático y físico John Von Neumann y otros, en el primer borrador de un informe sobre el EDVAC (una computadora construida en la Universidad de Pensilvania y fue el primer equipo con capacidad de almacenamiento de memoria) en 1945.

Los ordenadores con esta arquitectura constan de 5 partes: 
La unidad aritmético-lógica (contiene registros del procesador), la unidad de control con un registro de instrucciones y un contador de programa, la memoria (para almacenar los datos e instrucciones), un dispositivo de entrada/salida y el bus de datos que proporciona un medio de transporte de los datos entre las distintas partes.
 Estos conceptos están explicados en las distintas entradas que forman el blog.

Actualmente el modelo de Von Neumann se entiende como un computador de programa almacenado en el cual no pueden ocurrir una extracción de instrucción y una operación de datos al mismo tiempo, ya que comparten un bus en común; Esto se conoce como el cuello de botella Von Neumann y limita el rendimiento del sistema.

La mayoría de computadoras modernas están basadas en esta arquitectura, aunque pueden incluir otros dispositivos adicionales. Hoy en día se utiliza la arquitectura Harvard que tiene un conjunto de direcciones y buses de datos para leer y escribir datos desde la memoria y otro para ir a buscar instrucciones.

El funcionamiento de este modelo consta de 5 pasos:

1. Se 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.
5. Volver al paso 1. 

Acontinuación muestro un video para una mejor comprensión.