Los elementos tangibles (hardware)
Los programas (software)El factor humano (humanware)
El software que está incorporado en el hardware (firmware)
Pero a parte de estos elementos, surge una división entre ordenadores digitales y analógicos. John von Neumann propuso una arquitectura en cuanto al ordenador digital la cual tiene su propio origen:
Origen:
a raíz de una colaboración en el proyecto ENIAC del matemático de orígen húngaro, John Von Neumann. Este trabajaba en 1947 en el laboratorio atómico de Los Alamos cuando se encontró con uno de los constructores de la ENIAC. Compañero de Einstein, Goedel y Turing en Princeton, Von Neumann se interesó por el problema de la necesidad de "recablear" la máquina para cada nueva tarea.
En 1949 había encontrado y desarrollado la solución a este problema, consistente en poner la información sobre las operaciones a realizar en la misma memoria utilizada para los datos, escribiéndola de la misma forma, es decir en código binario. Su "EDVAC" fue el modelo de las computadoras de este tipo construidas a continuación. Se habla desde entonces de la "arquitectura de Von Neumann", aunque también diseñó otras formas de construcción. El primer computador comercial construido en esta forma fue el UNIVAC 1, fabricado en 1951 por la Sperry-Rand Corporation y comprado por la Oficina del Censo de Estados Unidos.
La arquitectura de Von Neumann se divide en varias partes :
Unidad Central de Proceso (CPU):
La CPU es el lugar en el que se procesa la información de acuerdo a las instrucciones del programa. La CPU de un sistema informático repite una serie de pasos en los que continuamente accede a memoria para leer la próxima instrucción a ejecutar, realiza lo que ordena la instrucción y vuelta a empezar.
A su vez, la CPU se compone de:
- Unidad aritmético lógica (ALU Arithmetic and logical unit): Realiza las operaciones necesarias para que la información pueda ser procesada.
- Unidad de control (UC): Se encarga de leer las instrucciones máquina almacenadas en la memoria principal y de generar las señales de control necesarias para controlar y coordinar el resto de las unidades funcionales de un ordenador, con el fin de ejecutar las instrucciones leídas.
Unidad de Memoria:
La unidad de memoria se encarga de guardar la información que es accesible a la CPU. La arquitectura esta caracterizada por utilizar esta unidad tanto para almacenar información como para almacenar programas.Actualmente la memoria principal se implementa mediante circuitos integrados. La memoria principal de los sistemas informáticos suele estar formada por dos áreas diferenciadas:
- Memoria RAM (Random Access Memory): Memoria de acceso aleatorio (no tiene porqué ser utilizada de manera secuencial) que permite tanto la lectura como la escritura. Habitualmente en los sistemas informáticos se trata de un medio de almacenamiento volátil, de manera que se pierde su contenido al cesar la alimentación.
- Memoria ROM (Read Only Memory): Memoria de acceso aleatorio que sólo permite la lectura de los datos que almacena. Se trata de un medio de almacenamiento persistente, pues no pierde su contenido cuando cesa la alimentación.
Unidad de Entrada/Salida (UE/S):
Su trabajo consiste en realizar las operaciones de introducción y extracción de información en el ordenador. Este bloque es el que le da sentido a la utilidad de un ordenador ya que el usuario puede introducir información en él y este mostrar información, todo esto utilizando diversos periféricos.
Se dividen en
- Periféricos de entrada: Sirven para introducir la información (ej. teclado, ratón...)
- Periféricos de salida: Sirven para representar la información (ej. monitor, impresora...)
Buses de comunicación:
Los buses son las vias de comunicación que permiten mover la información entre los distintos elementos de la arquitectura Von Newmann.
Desde el punto de vista electrónico un bus es una serie de pistas que transportan información entre diferentes elementos. El número de líneas que tiene el bus determina el número de bits que se pueden transportar en paralelo. Los buses suelen ser elementos síncronos que funcionan gobernados por un reloj. Normalmente en cada ciclo de reloj se transporta un dato (de 8, 16 o 32 bits según la anchura del bus), también existen buses que realizan dos operaciones en cada ciclo de reloj (utilizan tanto el flanco de bajada como el flanco de subida).
Bus de datos:
Como su nombre indica transporta datos. Estos datos pueden ser la información que se está procesando o las instrucciones del programa que se ejecuta. Hay que recordar que en la arquitectura Von Newmann el programa está guardado en el interior del sistema informático codificado como información.
El ancho en bits del bus de datos define el tamaño de la palabra del sistema informático, habitualmente es 8bits, 16bits, 32bits o 64bits.
Bus de direcciones:
El bus de direcciones se utiliza para indicar el origen y/o el destino de los datos. En el bus de direcciones se indica laposición de memoria a la que se está accediendo en cada momento. Puede tratarse de una dirección de la memoria principal o puede tratarse de una dirección de memoria en la que está mapeado un periférico.
El ancho en bits del bus de direcciones determina el tamaño del espacio de memoria direccionable.
Bus de control:
El bus de control proporciona señales para coordinar las diferentes tareas que se realizan en el sistema informático.
