La arquitectura Von Neumann fue publicada por primera vez por John von Neumann en 1945.
Su diseño de arquitectura de ordenadores consta de una Unidad de Control, Unidad Aritmética y Lógica (ALU), Unidad de Memoria, Registros y Entradas/Salidas.
La arquitectura de Von Neumann se basa en el concepto de ordenador de programa almacenado, donde los datos de las instrucciones y los datos del programa se almacenan en la misma memoria. Este diseño se sigue utilizando en la mayoría de los ordenadores producidos en la actualidad.
Unidad Central de Procesamiento (CPU)
La Unidad Central de Procesamiento (CPU) es el circuito electrónico responsable de ejecutar las instrucciones de un programa informático.
A veces se denomina microprocesador o procesador.
La CPU contiene la ALU, la CU y una variedad de registros.
Registros
Los registros son áreas de almacenamiento de alta velocidad en la CPU. Todos los datos deben ser almacenados en un registro antes de que puedan ser procesados.
| MAR | Registro de direcciones de memoria | Contiene la ubicación de memoria de los datos a los que se debe acceder |
|---|---|---|
| MDR | Registro de datos de memoria Registro de datos | Contiene los datos que se transfieren hacia o desde la memoria |
| AC | Acumulador | Donde se almacenan los resultados aritméticos y lógicos intermedios se almacenan |
| PC | Contador de programa | Contiene la dirección de la siguiente instrucción a ejecutar |
| CIR | Registro de instrucción actual Registro de instrucciones | Contiene la instrucción actual durante el procesamiento |
Unidad aritmética y lógica (ALU)
La ALU permite la aritmética (suma, restar, etc.) y operaciones lógicas (AND, OR, NOT, etc.).
Unidad de control (CU)
La unidad de control controla el funcionamiento de la ALU, la memoria y los dispositivos de entrada/salida del ordenador, indicándoles cómo responder a las instrucciones del programa que acaba de leer e interpretar de la unidad de memoria.
La unidad de control también proporciona las señales de sincronización y control requeridas por otros componentes del ordenador.
Buses
Los buses son los medios por los que se transmiten los datos de una parte a otra de un ordenador, conectando todos los componentes internos principales a la CPU y a la memoria.
Un bus de sistema estándar de la CPU está compuesto por un bus de control, un bus de datos y un bus de direcciones.
Transporta las direcciones de datos (pero no los datos) entre el procesador y la memoria
Transporta datos entre el procesador, la unidad de memoria y los dispositivos de entrada/salida
Transporta señales/comandos de control de la CPU (y señales de estado de otros dispositivos) para controlar y coordinar todas las actividades dentro del ordenador
Unidad de memoria
La unidad de memoria consiste en la RAM, a veces denominada memoria primaria o principal. A diferencia del disco duro (memoria secundaria), esta memoria es rápida y también es accesible directamente por la CPU.
La RAM se divide en particiones. Cada partición consiste en una dirección y su contenido (ambos en forma binaria).
La dirección identificará de forma única cada ubicación en la memoria.
Cargar datos de la memoria permanente (disco duro), en la más rápida y directamente accesible memoria temporal (RAM), permite a la CPU operar mucho más rápido.