Arquitetura de von Neumann

Arquitetura de von Neumann

Modelo de arquitetura von Neumann

– (VNA- Von Neumann Architeture)

O conceito de Programa armazenado na memória

A Arquitetura de von Neumann (VNA -Von Neumann Architecture, desenvolvida por John von Neumann (Nascido em Budapeste, em 28/12/1903) e colaboradores é a base tecnológica de arquitetura de computadores.  A construção do computador baseado neste modelo foi iniciada em 1946 e concluída em 1952 no IAS (Institute of Advanced Studies-Princeton/USA). O modelo VNA incorpora o conceito de programa armazenado na memória com as seguintes características:

  • Um único controle centralizado (CPU única);
  • Uma memória única para dados e instruções;
  • As instruções devem fazer operações elementares sobre os dados.

No modelo VNA, um programa para ser executado deve estar armazenado na memória do computador e as instruções devem ser levadas individualmente da memória para a CPU. Os componentes básicos da arquitetura VNA são:

  • Unidade lógico–aritmética (ULA);
  • Memória Principal (MP);
  • Dispositivos de entrada/saída;
  • Unidade de Controle para sincronizar o funcionamento dos componentes.

A figura abaixo apresenta o diagrama básico da arquitetura de von Neumann.

arquitetura de von Neumann

Questões atuais:

  • Os computadores pessoais atuais têm apenas uma unidade de CPU?
  • As memórias de dados e programas podem estar em unidades físicas independentes?

Resumo

  • Na arquitetura VNA, as ações computacionais ocorrem na CPU;
  • Instruções e dados ficam armazenados na memória principal até que sejam requeridas pela CPU;
  • Dispositivos de E/S são tratados como se fossem memórias. A CPU pode armazenar ou ler dados em dispositivos de entrada ou de saída de modo análogo ao acesso à memória.

Modelo preliminar de um sistema computadorizado

A memória cache.

No modelo VNA, após realizar cada instrução, a CPU busca nova instrução na memória principal (MP);

Por questões de tecnologia e custos, a MP não consegue atender rapidamente esta solicitação. A CPU fica em estado de espera (wait state) até a chegada de uma nova instrução.

A memória cache é de menor quantidade que a MP, porém com tecnologia de processamento próxima à CPU para atender às solicitações com rapidez.

A capacidade de memória cache varia desde KiloBytes (KB) até MegaBytes (MB). Servidores possuem memórias cache de alguns MB. Exemplo, ZEON da Intel.

Exercício. Pesquise na internet as características tecnológicas de servidores:

https://www.intel.com.br/content/www/br/pt/products/processors/xeon/e7-processors.html

Baixe a aula completa no link modelo de arquitetura VNA.

Sobre o Autor

Milton Silva da Rocha editor

Prof. Milton Silva da Rocha; Bacharel em Engenharia Elétrica (UFPa - 1973); Mestre em Ciências (ITA) - 1978); Doutor em Ciências (USP - 1998).

1 comentário até agora

Arquitetura e Organização de Computadores – Professor Milton RochaPostado em5:52 pm - fev 24, 2018

[…] modelo arquitetura de von Neumann é enfatizado e é feita uma introdução à arquitetura Harvard. São estudados mecanismos de […]

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