A ARQUITETURA DE VON NEUMANN

ARQUITETURA DE VON NEUMANN

CONCEPÇÃO

O projeto se originou da necessidade de se manter um computador único para execução de determinada atividade projetada e pela falta de possibilidade no armazenamento de programas em um computador. Visando a necessidade de criar uma máquina capaz de armazenar e executar programas em uma máquina, criando o conceito de programa armazenado.

O projeto foi iniciado em 1942, no Instituto de Estudos Avançados de Princeton, recebendo o nome de Computador IAS, tendo o objetivo de construir o primeiro computador eletrônico do mundo. John Von Neumann, grande acadêmico e contribuidor para várias áreas da matemática nascido em 1903 nos Estados Unidos, o qual recebeu maior destaque pelo projeto, realizou a publicação de um detalhado relatório em 1946, descrevendo formalmente o conceito sobre o Computador IAS. Assim, o projeto recebe o nome de Arquitetura de Von Neumann, em consequência de John ter escrito o relatório.

Antes do projeto, os programas eram desenvolvidos, executados e apresentavam os resultados no mesmo instante. Com o projeto, surge o conceito de “Programa Armazenado”, em que os programas podem ser codificados e os códigos têm a possibilidade de serem armazenados em diversos locais.

CARACTERISTICAS

O projeto do computador com programa armazenado, se dividiu em 5 partes:

• Central Aritmética: Realização de operações da aritmética; 
• Controle Central: Sequenciação das operações para execução;
• Terceira Parte:

• Memória: Executa a sequência de operações;
• Recording (Gravação): Comunicação com a entrada e a saída.

• Entrada (Input): Transferência de informações do Recording para a Memória;
• Saída (Output): Transferência de informações da Memória para o Recording.

1. Arquitetura

Sua composição é por esses três principais tópicos:

Unidade de Processamento Central (CPU)

O CPU tem a função de execução dos programas armazenados na memória. 

Composta por:

• Registradores: Memórias temporárias existentes dentro da CPU com alta velocidade, armazena as informações que não podem ser gravadas na CPU;
• Unidade de Controle (UC): Responsável pela busca das instruções na memória e determinar seu tipo;
• Unidade Lógica Aritmética (ULA): Responsável por realizar operações booleanas e aritméticas;
• Contador de Programa (PC): Responsável por indicar à UC a próxima instrução a ser buscada e executada pela CPU. É um registrador com função específica;
• Registrador de Instrução (IR): Armazena a instrução que está sendo executada no momento, sendo um registrador com função específica.

Sistema de Memória Principal

Armazena dados e códigos do programa.

Entrada/Saída

Responsável por usar os dados de entradas e exibir os resultados de saída do programa.

1. Diagrama

[pic 1]

Figura 1: Diagrama de Von Neumann

1. Ciclo de Execução

[pic 2]

BUSCA 🡪 DECODIFICAÇÃO 🡪 EXECUÇÃO

A Unidade de Controle utiliza o Controlador de Programa para definir onde está a seguinte instrução, em seguida, a unidade realiza a busca da instrução na Memória Principal. Depois é feita a decodificação da instrução para que a Unidade Lógica Aritmética compreenda e os dados são realocados da memória principal para os registradores da CPU. E por fim, a Unidade Lógica Aritmética realiza a instrução e armazena os dados obtidos na memória ou em registradores.

...