Arquitectura de Von Neumann

1. Biografía de Von Neumann.

Neumann János Lajos nació en Budapest en 1903, cuando esta ciudad pertenecía al Imperio astrohúngaro. Su padre, Max Neumann, era un banquero judío que se había casado con Margaret Kann, hija de una familia adinerada de Pest. John, que en Hungría ya utilizaba la forma germanizada de su nombre, Johann Von Neumann, fue el mayor de tres hermanos y a los diez años comenzó a estudiar en el Colegio Luterano de Budapest. Sus profesores pronto se dieron cuenta de su talento y recomendaron que recibiera clases particulares de matemáticas impartidas por profesores universitarios.

John era un superdotado y ganó el premio Eötvös al mejor alumno del país en matemáticas y ciencia. Su enorme inteligencia se haría luego legendaria. Compañero de colegio una clase por encima de él era el futuro Premio Nobel de Física Eugene Wigner, que sería su amigo toda la vida y al que las conversaciones que mantuvo con von Neumann en aquella época disuadieron de dedicarse a las matemáticas: «Habiendo conocido a János von Neumann me di cuenta de la diferencia entre un matemático de primera fila y yo».

En 1919, al término de la Primera Guerra Mundial, su familia abandonó Hungría durante la época revolucionaria que culminó con el gobierno comunista de Béla Kun. A su vuelta, en 1921, John fue admitido en la Universidad de Budapest donde acabaría doctorándose en matemáticas en 1926. Estudiaba al mismo tiempo en Berlín, y recibió algunas clases de Albert Einstein, en compañía de otros compañeros húngaros como el mismo Wigner, Leó Szilárd y Dennis Gabor. Además se matriculó en la Escuela Politécnica Federal de Zúrich, donde en 1925 obtuvo la licenciatura en ingeniería química y conoció a figuras como Hermann Weyl y George Pólya. Finalmente también asistía a los seminarios de David Hilbert en Gotinga, donde coincidió con Robert Oppenheimer, con quien volvería a encontrarse posteriormente en Princeton. A los 24 años se convirtió en Privatdozent de matemáticas en la universidad de Berlín.

2. Arquitectura de Von Neumann.

La maquina de Von Neumann tenia 5 partes básicas: La memoria, la unidad Aritmética lógica, la unidad de control del programa y los equipos de entrada y salida. La memoria constaba de 4096 palabras, cada una con 40 bits (0 o 1). Cada palabra podía contener 2 instrucciones de 20 bits o un número entero de 39 bits y su signo. Las instrucciones tenían 8 bits dedicados a señalar el tiempo de la misma y 12 bits para especificar alguna de las 4096 palabras de la memoria.

Dentro de la unidad aritmética - lógica, el antecedente directo actual CPU (Unidad central de Proceso), había un registro interno especial de 40 bits llamado en acumulador. Una instrucción típica era sumar una palabra de la memoria al acumulador o almacenar éste en la memoria.

La máquina no manejaba la aritmética de punto flotante, porque Von Neumann pensaba que cualquier matemático competente debería ser capaz de llevar la cuenta del punto decimal (en este caso del punto binario), mentalmente.

Un elemento importante del hardware de la PC es la unidad del sistema, que contiene una tarjeta de sistema, fuente de poder y ranuras de expansión para tarjetas opcionales. Los elementos de la tarjeta de sistema son un microprocesador, memoria de solo lectura (ROM) y memoria de acceso aleatorio (RAM).

El cerebro de la PC y compatibles es un microprocesador basado en la familia 8086 de Intel, que realiza todo el procesamiento de datos e instrucciones. Los procesadores varían en velocidad y capacidad de memoria, registros y bus de datos. Un bus de datos transfiere datos entre el procesador, la memoria y los dispositivos externos.

Aunque existen muchos tipos de computadoras digitales según se tenga en cuenta su tamaño, velocidad de proceso, complejidad de diseño físico, etc., los principios fundamentales básicos de funcionamiento son esencialmente los mismos en todos ellos.

3. Primer ordenador empleado por la arquitectura de Von Neumann. 

• Apple IIc Pascal Macintosh Classic (1990)