arquiteturas harvard e von neumann

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Nome: Hállef Assis Soares Lopes
Matricula: 201607258111
Turma: Redes de Computadores
ARQUITETURA VON NEUMANN E ARQUITETURA DE HARVARD
O modelo de arquitetura de computadores conhecido como Arquitetura Von Neumann é uma forma de organização genérica dos componentes de um sistema computacional digital. Divide-se em basicamente em 3 premissas ou características básicas:
	Os dados e as instruções ficam armazenadas no mesmo espaço de memória;
	Cada espaço de memória possui um endereço, o qual será utilizado para identificar a posição de um determinado conteúdo; e
	As instruções são executadas de forma sequencial.
Esse modelo de arquitetura foi bastante aceito e usado em praticamente todos os projetos de computadores modernos atuais. Simplificando, o modelo de Von Neumann consolidou a divisão entre os conceitos de hardware e software, já que o projeto proposto por esse modelo usa um conceito de programa armazenado na memória, juntamente com os dados a serem manipulados, ou seja, utiliza uma sequência ordenada de instruções que conhecemos como software, que trabalha independentemente do hardware.
A arquitetura de Von Neumann é composta por: 
	Memória;
	CPU (que contém os registradores, Unidade aritmética e lógica, e Unidade de Controle); e 
	Os dispositivos (periféricos) de entrada e saída para comunicação com o meio externo.
Esses componentes se comunicam por meio de uma estrutura interna conhecida como barramento, que opera a velocidades altíssimas, interligando os principais componentes do modelo.
Seu ciclo de execução baseia-se em:
	Busca: a instrução é lida na memória;
	Decodificação: determina-se a instrução a ser executada, geralmente por meio de lógica combinacional;
	Execução: para cada tipo de instrução é realizada sua execução, conforme o necessário.
Já a arquitetura de Harvard baseia se num conceito mais recente que a de Von Neumann, tendo surgido a necessidade de um microcontrolador para trabalhar mais rápido. Ela se distingue das outras por possuir duas memórias diferentes e independentes em termo de barramento e ligação ao processador. É utilizada nos microcontroladores PIC e tem como principal característica o acesso a memória de dados de modo separado em relação a memória de programa.
Baseada também na separação de barramentos de dados das memórias onde estão as instruções de programa e das memórias de dados, permite que um processador possa acessar as duas simultaneamente, obtendo um desempenho melhor do que a de Von Neumann, pois pode buscar uma nova instrução enquanto executa outra. A principal vantagem dessa arquitetura é que a leitura de instruções e algum tipo de operandos pode ser feita ao mesmo tempo que a execução das instruções (tempo TCY). Isso significa que o sistema fica o tempo todo executando instruções, acarretando um ganho significativo de velocidade, já que enquanto uma instrução está sendo executada, a seguinte está sendo lida. Esse processo é conhecido como “pipelining”.
A arquitetura de Harvard também possui um repertório com menos instruções que a de Von Neumann e são executadas com apenas um ciclo de clock. Ela é normalmente utilizada em sistemas especializados ou específicos, em processamento de sinal digital especializados (DSP), normalmente por produtos de áudio/vídeo de transformação. Também é utilizada em microprocessadores ARM.
São conhecidos como microcontroladores RISC, enquanto os de Von Neumann, como microcontroladores CISC. Esses termos são bem relativos, uma vez que os microprocessadores atuais tem instruções complexas e buscam minimizar o tempo de execução das mesmas, para isso utiliza das duas arquiteturas.
Basicamente, a principal diferença entre a Arquitetura de Harvard e a Arquitetura de Von Neumann é que a primeira separa o armazenamento e o comportamento da CPU e os dados, enquanto a segunda utiliza o mesmo espaço de memória para ambos. Nos CPU’s atuais é mais comum encontrar a Arquitetura Von Neumann, mas algumas coisas da Arquitetura de Harvard também são vistas. Nisto, temos algumas vantagens e desvantagens, como por exemplo:
	Na arquitetura de Harvard os caminhos de dados e instrução são distintos, diferentemente da de Von Neumann, que utiliza o mesmo barramento para ambos, consequentemente causando lentidão no processo.
	A arquitetura Harvard é mais utilizada nos microcontroladores, pois proporcionam maior velocidade de processamento, pois, enquanto a CPU processa uma informação, outra nova informação está sendo buscada, de forma sucessiva.
	Sobre a arquitetura de Von Neumann, a CPU pode ser uma instrução de leitura, escrita de dados de memória, ou para memória. Ambas as instruções, não podem ocorrer ao mesmo tempo, uma vez que as instruções e os dados fazem o uso do sistema de barramento. Em um computador que utiliza a arquitetura Harvard, a CPU pode ler uma instrução e executar um acesso à memória de dados ao mesmo tempo, mesmo sem cache, pode assim ser mais rápido para um circuito de complexidade dada porque a instrução busca o acesso a dados, sem acontecer por uma via única de memória.
	Uma máquina que faz o uso da arquitetura de Harvard tem o código e espaços com distintos dados de endereço: o endereço da instrução zero não é o mesmo que os dados de endereço zero. A instrução do endereço zero pode identificar um valor de 24 bits, enquanto os dados de endereço zero pode indicar um byte de 8 bits que não faz parte desse valor do bit 24.