Historicamente, existem 2 tipos de computadores:

1. Computadores de programa fixo - sua função é muito específica e eles não podiam ser programados, por exemplo, calculadoras.
2. Computadores com programas armazenados - podem ser programados para realizar muitas tarefas diferentes, os aplicativos são armazenados neles, daí o nome.

Os computadores modernos são baseados em um conceito de programa armazenado introduzido por John Von Neumann. Neste conceito de programa armazenado, programas e dados são armazenados em uma unidade de armazenamento separada chamada memórias e são tratados da mesma forma. Essa nova ideia significava que um computador construído com essa arquitetura seria muito mais fácil de reprogramar.

A estrutura básica é como,

É também conhecido como computador IAS e tem três unidades básicas:

1. A Unidade Central de Processamento (CPU)
2. A Unidade de Memória Principal
3. O dispositivo de entrada / saída

Vamos considerá-los em detalhes.

• Unidade de controle -

  Uma unidade de controle (CU) lida com todos os sinais de controle do processador. Ele direciona todo o fluxo de entrada e saída, busca o código para obter instruções e controla como os dados se movem pelo sistema.

• Unidade Aritmética e Lógica (ALU) -

  A unidade lógica aritmética é a parte da CPU que lida com todos os cálculos de que a CPU pode precisar, por exemplo, adição, subtração, comparações. Ele executa operações lógicas, operações de deslocamento de bits e operações aritméticas.

  
  

  Figura - Estrutura básica da CPU, ilustrando ALU
• Unidade de memória principal (registros) -
  1. Acumulador: Armazena os resultados dos cálculos feitos pela ALU.
  2. Contador de programa (PC): mantém o controle da localização da memória das próximas instruções a serem tratadas. O PC então passa este próximo endereço para o Memory Address Register (MAR).
  3. Memory Address Register (MAR): Ele armazena os locais de memória das instruções que precisam ser buscadas da memória ou armazenadas na memória.
  4. Memory Data Register (MDR): Ele armazena instruções buscadas da memória ou quaisquer dados que devem ser transferidos e armazenados na memória.
  5. Current Instruction Register (CIR): armazena as instruções obtidas mais recentemente enquanto aguarda para ser codificado e executado.
  6. Registro do buffer de instrução (IBR): A instrução que não deve ser executada imediatamente é colocada no registro do buffer de instrução IBR.

• Dispositivos de entrada / saída - Programa ou dados são lidos na memória principal do dispositivo de entrada ou armazenamento secundário sob o controle da instrução de entrada da CPU. Dispositivos de saída são usados ​​para enviar as informações de um computador. Se alguns resultados são avaliados por computador e são armazenados no computador, então com a ajuda de dispositivos de saída, podemos apresentá-los ao usuário.
  
• Barramentos - Os dados são transmitidos de uma parte de um computador para outra, conectando todos os principais componentes internos à CPU e à memória, por meio de barramentos. Tipos:
  1. Barramento de dados: transporta dados entre a unidade de memória, os dispositivos de E / S e o processador.
  2. Barramento de endereços: transporta o endereço dos dados (não os dados reais) entre a memória e o processador.
  3. Barramento de controle: carrega comandos de controle da CPU (e sinais de status de outros dispositivos) para controlar e coordenar todas as atividades dentro do computador.

Gargalo de Von Neumann - Não
importa o que façamos para melhorar o desempenho, não podemos fugir do fato de que as instruções só podem ser feitas uma de cada vez e sequencialmente. Ambos os fatores limitam a competência da CPU. Isso é comumente referido como o 'gargalo de Von Neumann'. Podemos fornecer um processador Von Neumann com mais cache, mais RAM ou componentes mais rápidos, mas se os ganhos originais forem obtidos no desempenho da CPU, então uma inspeção influente precisa ocorrer na configuração da CPU.

Esta arquitetura é muito importante e é utilizada em nossos PCs e até mesmo em Super Computadores.

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