Diferencia entre Von Neumann y la arquitectura de Harvard

<p>Se sabe que la arquitectura de Von Neumann y Harvard son los dos modelos b谩sicos en los que se basan los sistemas inform谩ticos. La diferencia significativa entre la arquitectura de Von Neumann y la de Harvard surge seg煤n la forma en que la CPU se separa de la memoria. En ambas arquitecturas, se utilizan dos formas diferentes mediante las cuales la CPU accede a la memoria.

La arquitectura de Von Neumann tambi茅n se conoce como arquitectura de princeton fue propuesta por John Von Neumann en el a帽o [1945 y es una arquitectura donde los datos y programas est谩n sujetos a memoria compartida, es decir, se almacenan en el mismo bloque de memoria. Por el contrario, la arquitectura de Harvard es un enfoque en el que los datos y las instrucciones no comparten la misma memoria, es decir, est谩n presentes en diferentes bloques de memoria.

En general, se dice que Harvard se propuso para hacer frente a la limitaci贸n de la arquitectura de Von Neumann.

    Índice de contenidos

    Gr谩fica comparativa

    Base para la comparaci贸n Arquitectura de Von Neumann Arquitectura de Harvard

    B谩sicoLos datos y las instrucciones residen en una sola unidad de memoria.Los datos y las instrucciones se proporcionan en 2 unidades de memoria diferentes.
    Residencia enConcepto de computadora de programa almacenadoModelo basado en rel茅 Harvard Mark I
    Sistema de memoria脷nicoDoble
    espacio requeridoMenoscomparativamente m谩s
    Conjunto de bus de direcci贸n/datosUnaDos
    Costo de desarrolloBajocomparativamente m谩s
    EficienciaMenosM谩s
    Velocidad de ejecuci贸nLentoComparativamente r谩pido
    Operaci贸nSencilloComplejo
    Rendimiento ofrecidoBajoComparativamente alto
    Ciclo de relojLa instrucci贸n individual se ejecuta en un m铆nimo de dos ciclos de reloj.La instrucci贸n individual se ejecuta en un ciclo de reloj.
    RasgoLa transferencia de datos y la obtenci贸n de instrucciones no ocurren simult谩neamente.La transferencia de datos y la obtenci贸n de instrucciones se realizan al mismo tiempo.
    Utilizaci贸n del espacioBienNo tan bien
    AplicacionesPC, estaciones de trabajo, notebooks, etc.Microcontroladores, procesamiento digital de se帽ales, etc.

    Definici贸n de Arquitectura Von Neumann

    Una arquitectura de computadora que utiliza una sola unidad de memoria dentro de la cual se almacenan tanto los datos como las instrucciones se conoce como arquitectura de Von Neumann. La siguiente figura representa la representaci贸n arquitect贸nica del Modelo de Von Neumann:

    Arquitectura Von Neumann

    Hay tres componentes principales que constituyen esta arquitectura:

    • UPC
    • Memoria
    • interfaz de E/S

    La unidad central de procesamiento est谩 compuesta por la unidad de control, la unidad aritm茅tica y l贸gica y los registros. La unidad de control se encarga de generar se帽ales de control en base al orden de ejecuci贸n de las instrucciones. Esto significa que las se帽ales de control se proporcionan a los diversos componentes dentro de la arquitectura para el flujo adecuado de informaci贸n. La ALU es responsable de ejecutar las operaciones matem谩ticas. Mientras que los registros se encargan de almacenar temporalmente datos e instrucciones.

    La unidad de memoria tambi茅n sirve como una parte crucial del sistema general, ya que almacena tanto datos como c贸digos. La memoria de una computadora se clasifica principalmente en RAM y ROM. La RAM es la unidad de almacenamiento temporal que almacena datos junto con instrucciones de prop贸sito general. Mientras que la ROM es un tipo de memoria permanente que contiene las instrucciones responsables de iniciar el sistema.

    Como hemos dicho, en esta arquitectura, los datos y las instrucciones residen en una sola unidad de memoria, por lo tanto, la CPU utiliza un solo conjunto de buses para acceder a la memoria.

    transferencia de datos entre la CPU y la memoria

    Despu茅s de la ejecuci贸n del programa, los datos se almacenan en la memoria desde donde se proporcionan a los dispositivos de salida.

    Definici贸n de Arquitectura de Harvard

    Una arquitectura de computadora donde la unidad de memoria se divide en dos partes para almacenar datos e instrucciones individualmente se conoce como arquitectura Harvard. Esto significa que, a diferencia de la arquitectura de Von Neumann, aqu铆 la memoria de datos y la memoria de instrucciones est谩n en formato separado. La siguiente figura muestra el modelo de Harvard:

    Arquitectura de Harvard

    Aqu铆, en esta arquitectura, la CPU funciona de manera algo similar a la arquitectura de Von Neumann. Pero como aqu铆 se usan dos unidades de memoria separadas, se usan buses separados para la transferencia de datos y la obtenci贸n de instrucciones. Por lo tanto, la velocidad de ejecuci贸n es mucho m谩s r谩pida que la arquitectura de Von Neumann.

    En este enfoque, se produce una utilizaci贸n eficiente de los recursos, ya que los bits de instrucciones a veces son m谩s que los bits de datos, lo que permite diferentes tama帽os de celda. Adem谩s, el uso de memorias separadas para datos e instrucciones ayuda a minimizar el tiempo de ejecuci贸n. Sin embargo, en el modelo de Harvard, la unidad central de procesamiento presente debe ser m谩s eficiente para poder manejar dos conjuntos de buses y permitir la transferencia de datos y la obtenci贸n de instrucciones simult谩neas.

    Diferencias clave entre Von Neumann y la arquitectura de Harvard

    1. los factor clave La diferenciaci贸n entre la arquitectura de Von Neumann y la de Harvard es que en la arquitectura de Von Neumann la CPU accede a una 煤nica memoria que contiene datos e instrucciones. Por el contrario, en la arquitectura de Harvard, las unidades de memoria individuales est谩n presentes para los datos y las instrucciones a las que accede el procesador.
    2. La presencia de una sola unidad de memoria hace que el sistema compuesto por arquitectura Von Neumann sea bastante compacto en comparaci贸n con el sistema con arquitectura Harvard, ya que tiene m谩s de una memoria, es voluminoso.
    3. En la arquitectura de Princeton, se utiliza un bus com煤n para datos e instrucciones. Mientras que en la arquitectura de Harvard se utiliza un conjunto separado de buses para transferir los datos y la obtenci贸n de instrucciones, ya que aqu铆 existen dos unidades de memoria separadas.
    4. los costo de desarrollo un sistema con arquitectura Von Neumann es comparativamente menor que el costo de desarrollo de un sistema con arquitectura Harvard.
    5. uno de los importantes caracteristicas de la arquitectura de Harvard es que ofrece transferencia de datos y obtenci贸n de instrucciones de la memoria al mismo tiempo porque comprende dos conjuntos de buses para que se lleve a cabo la operaci贸n. Por el contrario, este no es el caso con la arquitectura de Princeton, ya que el bus 煤nico se utiliza tanto para la transferencia de datos como para la obtenci贸n de instrucciones, por lo que las dos tareas no pueden realizarse simult谩neamente.
    6. La arquitectura Von Neumann necesita menos espacio ya que tiene una sola unidad de memoria, pero la arquitectura de Harvard comparativamente ocupa m谩s espacio debido a las m煤ltiples unidades de memoria.
    7. La arquitectura de Von Neumann exhibe una forma m谩s lenta velocidad de ejecuci贸n porque no permite el procesamiento simult谩neo mientras que la velocidad de ejecuci贸n que ofrece la arquitectura Harvard es mayor.
    8. Aunque la velocidad de ejecuci贸n de las operaciones es menor en el caso de Von Neumann, aqu铆 el implementaci贸n es bastante simple, sin embargo, la arquitectura de Harvard ofrece una operaci贸n comparativamente compleja.
    9. Los requisitos de hardware de las dos arquitecturas tambi茅n son diferentes. En la arquitectura de Von Neumann se accede a una sola memoria as铆 requisito de hardware es bajo. Por el contrario, en Harvard se accede a dos unidades de memoria, por lo que los requisitos de hardware obviamente ser谩n altos.
    10. los utilizaci贸n del espacio dentro de la memoria es un problema importante en el modelo de Harvard, ya que aqu铆 los datos y las instrucciones se almacenan por separado, por lo tanto, incluso si queda algo de espacio en la memoria de datos, ninguna instrucci贸n puede utilizar ese espacio. Sin embargo, el factor de utilizaci贸n del espacio es comparativamente mejor en el modelo de Von Neumann porque tanto los datos como las instrucciones se almacenan en la misma unidad de memoria.
    11. En la arquitectura de Von Neumann, la ejecuci贸n de una instrucci贸n tiene lugar utilizando dos ciclos de reloj. Pero con la canalizaci贸n adecuada, en un solo ciclo de reloj, se puede ejecutar una sola instrucci贸n en la arquitectura de Harvard.

    Conclusi贸n

    Por lo tanto, a partir de la discusi贸n anterior, se puede concluir que la arquitectura de Harvard es algo as铆 como una improvisaci贸n en la arquitectura de Von Neumann al ofrecer un dise帽o comparativamente mejor, proporcionando as铆 una ejecuci贸n simult谩nea. Sin embargo, varios sistemas modernos no ofrecen separaci贸n f铆sica entre los datos y la memoria del programa, por lo que se dice que est谩n basados 鈥嬧媏n la arquitectura de Von Neumann.

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