Arquitetura de von neuman

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  • Publicado : 1 de março de 2013
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ARQUITETURA DE VON NEUMANN

Todas as máquinas construídas até o início do projeto do EDVAC eram programadas através de meios externos como cartões perfurados, fitas perfuradas, painéis, cabos de conexão, etc. E possuíam de muito pouca memória para armazenar os dados e os resultados intermediários dos cálculos. Mesmo assim, a construção do ENIAC, cuja capacidade de armazenamento era de 20números decimais de dez dígitos (cerca de 700 bits), consumiu mais de 17000 válvulas eletrônicas. Um fator decisivo para viabilizar o projeto de uma nova máquina foi à ideia de Eckert de utilizar linhas de atraso para programar elementos de memória de custo muito mais baixo do que utilizando válvulas. Com esta ideia, tornou-se possível pensar numa máquina com dezenas ou centenas de milhares de bits.
Otermo “arquitetura de Von Neumann” se origina da inspiração de quase todos os projetos de computadores subsequentes daquela época, tanto no meio acadêmico quanto na indústria.
Dentro do princípio geral de utilização de componentes eletrônicos, houve algumas tentativas de ruptura com os conceitos da arquitetura de Von Neumann. Um exemplo notável é a arquitetura a fluxo de dados, proposta no fim dadécada de 1960 no MIT e na Universidade de Stanford, que seria mais adequada para o modelo aplicativo proposto por Backus. Apesar desse conceito, a sua realização física provou ser pouco eficiente, não passando de alguns projetos acadêmicos.
Pode-se afirmar, portanto, que a estrutura lógica introduzida nos projetos do EDVAC e da máquina do IAS constitui o princípio de funcionamento decomputadores digitais até hoje, apesar do progresso tecnológico que nos separa daquela época. Na realidade, não parece ser provável que os conceitos básicos da arquitetura de Von Neumann sejam abandonados num futuro próximo.
A grande novidade da assim chamada arquitetura Von Neumann foi a formalizar o conceito que um computador é constituído essencialmente de três elementos:
* A unidade central deprocessamento, ou CPU (central processing unit), responsável pela execução das instruções do programa;
* A memória, responsável pelo armazenamento tanto das instruções do programa (que traduzem o algoritmo de solução do problema) quanto dos dados (que servem de operando para as instruções do programa);
* Os dispositivos de entrada e saída, ou dispositivos de I/O (input/output), responsáveis portraduzir os dados de algum meio externo (ex.: cartões perfurados e teclados) para o formato interno de armazenamento na memória, ou do formato interno da memória para um formato externo de armazenamento por longo período (ex.: fitas ou discos magnéticos) ou para um formato externo legível para seres humanos (ex.: telas de vídeo e impressoras).
Desde o tempo das válvulas eletrônicas o esquemabásico de construção e funcionamento dos computadores eletrônicos digitais é esse. Daí para frente às melhorias foram principalmente nos elementos de construção física da máquina (ex.: a transição da válvula para o transistor, e do transistor discreto para circuitos integrados).
Inicialmente toda transferência de dados entre CPU e memória e entre memória e dispositivos de I/O ocorria sobreum mesmo meio de comunicação: o barramento da máquina. O barramento normalmente é composto por dois conjuntos de vias de comunicação independentes. Um deles é usado para mensagens de controle (origem, destino e sentido da transferência de dados), e o outro para a transferência dos dados propriamente ditos. Cada via (controle e dados) é formada por n caminhos individuais, cada um com capacidade detransmitir um bit. E o conjunto dos caminhos na via transfere n bits (de controle ou de dados) em paralelo.

O número n para a via de dados é o tamanho da palavra de memória da máquina (o número de bits que podem ser transferidos entre memória e CPU em uma única operação).
Coloquialmente nos referimos ao tamanho da palavra de memória \z quando falamos do "número de bits" do...
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