John von Neumann
Biografía
(Budapest, 1903 – Washington, 1957) Matemático húngaro, nacionalizado estadounidense. Nacido en el seno de una familia de banqueros judíos, dio muestras desde niño de unas extraordinarias dotes para las matemáticas. En 1921 se matriculó en la Universidad de Budapest, donde se doctoró en matemáticas cinco años después, aunque pasó la mayor parte de ese tiempo en otros centros académicos. En la Universidad de Berlín asistió a los cursos de Albert Einstein. Estudió también en la Escuela Técnica Superior de Zurich, donde en 1925 se graduó en ingeniería química, y frecuentó así mismo la Universidad de Gotinga.
John von Neumann
Allí conoció al matemático David Hilbert –cuya obra ejerció sobre él considerable influencia– y contribuyó de manera importante al desarrollo de lo que Hilbert llamó la teoría de la demostración y aportó diversas mejoras a la fundamentación de la teoría de conjuntos elaborada por E. Zermelo. En Gotinga asistió también al nacimiento de la teoría cuántica de Werner Heisenberg y se interesó por la aplicación del programa formalista de Hilbert a la formulación matemática de esa nueva rama de la física.
Ello le llevó a convertirse en el autor de la primera teoría axiomática abstracta de los llamados –precisamente por él– espacios de Hilbert y de sus operadores, que a partir de 1923 habían empezado a demostrar su condición de instrumento matemático por excelencia de la mecánica cuántica; la estructura lógica interna de esta última se puso de manifiesto merced a los trabajos de Von Neumann, quien contribuyó a proporcionarle una base rigurosa para su exposición.
También es notable su apertura de nuevas vías al desarrollo de la matemática estadística a partir de su estudio de 1928 sobre los juegos de estrategia, posteriormente desarrollado en la famosa obraTheory of games and economic behavior, publicada en 1944 y escrita en colaboración con O. Morgenstern.
En 1943, el ejército estadounidense reclamó su participación en el Proyecto Manhattan para la fabricación de las primeras bombas atómicas; a partir de entonces, Von Neumann colaboró permanentemente con los militares, y sus convicciones anticomunistas propiciaron que interviniera luego activamente en la fabricación de la bomba de hidrógeno y en el desarrollo de los misiles balísticos.
John von Neumann con ENIAC
Entre 1944 y 1946 colaboró en la elaboración de un informe para el ejército sobre las posibilidades que ofrecía el desarrollo de las primeras computadoras electrónicas; de su contribución a dicho desarrollo destaca la concepción de una memoria que actuase secuencialmente y no sólo registrara los datos numéricos de un problema sino que además almacenase un programa con las instrucciones para la resolución del mismo.
Von Neumann empezó a interesarse por la computación para ayudarse en su trabajo, en aquellos años había numerosas computadoras en construcción, como por ejemplo la Mark I (Howard Aiken) o Complex Computer(George Stibiz), pero con la que von Neumann se involucró fue elENIAC (junto con John Presper Eckert y John W. Mauchly). Una vez finalizada la construcción del ENIAC y viendo sus limitaciones, decidieron definir todo un nuevo sistema lógico de computación basado en las ideas de Turing y se enfrascaron en el diseño y la construcción de una computadora más poderosa el EDVAC(Electronic Discrete Variable Arithmetic Computer). Pero hubo problemas legales con la titularidad de lo que hoy conocemos como Arquitectura de von Neumann. Esto produjo que el diseño se hiciera público, al final Eckert y Mauchly siguieron su camino y von Neumann regresó a Princeton con la idea de construir su propia computadora.
Se interesó también por la robótica y en 1952 propuso dos modelos de máquinas autorreproductoras, uno de ellos con una modalidad de reproducción parecida a la de los cristales, mientras que el otro era más próximo a la forma en que se reproducen los animales. En 1955, tras solicitar la excedencia de Princeton, fue nombrado miembro de la Comisión de Energía Atómica del gobierno estadounidense; ese mismo año un cáncer en estado muy avanzado lo apartó de toda actividad hasta su muerte.
Arquitectura de von Neumann
El nacimiento u origen de la arquitectura Von Neumann surge a raíz de una colaboración en el proyecto ENIAC del matemático de origen húngaro, John Von Neumann. Este trabajaba en 1945 en el Laboratorio Nacional Los Álamos cuando se encontró con uno de los constructores de la ENIAC. Compañero de Albert Einstein, Kurt Gödel y Alan 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 I, fabricado en 1951 por la Sperry-Rand Corporation y comprado por la Oficina del Censo de Estados Unidos.
Los ordenadores con esta arquitectura constan de cinco partes:
– CPU: Unidad Central de Proceso.
– La Unidad de Control (UC).
– La memoria.
– Un dispositivo de entrada/salida.
– Buses de interconexión.
1. La Unidad Central de Proceso se compone por:
– ALU: Unidad Aritmética Lógica.
– ACC: Acumulador.
– IP: Apuntador de instrucciones.
– ID: Decodificador de instrucciones.
– CCR: Registro de código de instrucciones.
2. Unidad Aritmética Lógica (ALU)
Es un circuito digital que calcula operaciones aritméticas (sumas, restas, etc.) y operaciones lógicas (NOT, OR, AND, etc.).
3. Unidad de Control (UC)
Es una unidad encargada de activar o desactivar los diversos componentes del microprocesador, en función de la instrucción que se esté ejecutando y de la etapa en que se esté ejecutando. A la vez, es la encargada de interpretar y ejecutar las instrucciones almacenadas en la memoria principal y genera las señales de control necesarias para ejecutarlas.
4. Memoria
Componente de un computador que es capaz de retener datos informáticos durante un intervalo de tiempo.
5. Bus de Datos
Dispositivo que funciona de transporte de datos y conexión entre las distintas partes de un sistema informático.
Un ordenador con esta arquitectura realiza o emula los siguientes pasos secuencialmente:
- Enciende el ordenador y obtiene la siguiente instrucción desde la memoria en la dirección indicada por el contador de programa y la guarda en el registro de instrucción.
- Aumenta el contador de programa en la longitud de la instrucción para apuntar a la siguiente.
- Decodifica la instrucción mediante la unidad de control. Ésta se encarga de coordinar el resto de componentes del ordenador para realizar una función determinada.
- Se ejecuta la instrucción. Ésta puede cambiar el valor del contador del programa, permitiendo así operaciones repetitivas. El contador puede cambiar también cuando se cumpla una cierta condición aritmética, haciendo que el ordenador pueda ‘tomar decisiones’, que pueden alcanzar cualquier grado de complejidad, mediante la aritmética y lógica anteriores.
Premios y honores
Algunos de los premios y reconocimientos que Jhon von Neumann ha recibido son:
– El centro de computación John von Neumann en Princeton, New Jersey debe su nombre a él.
– El 15 de febrero de 1956, Neumann fue condecorado con la Medalla Presidencial de la Libertad por el presidente Dwight Eisenhower.
– El Premio John von Neumann de la Universidad László Rajk de Estudios Superiores fue nombrado en su honor, y se da todos los años desde 1995 a los profesores, que han tenido una destacada contribución en el ámbito de las ciencias sociales, y a través de su trabajo, han tenido una gran influencia para el desarrollo profesional y el pensamiento de los miembros de la universidad.
– La sociedad profesional de científicos de la computación húngaros, Neumann János Számítógéptudományi Társaság, también lleva su nombre
– La medalla John von Neumann se otorga por la IEEE «para los logros excepcionales en ciencia y tecnología de la computación».
– La lectura de John von Neumann se presenta anualmente en la Society for Industrial and Applied Mathematics (SIAM) (Sociedad para las Matemáticas Industriales y Aplicadas) por un investigador que ha contribuido a las matemáticas aplicadas; el lector escogido es también acreedor de un premio monetario.
– Von Neumann es el nombre de un cráter de la Luna.
Bibliografía
http://www.dma.eui.upm.es/historia_informatica/Doc/Personajes/JohnvonNeumann.htm
http://www.biografiasyvidas.com/biografia/n/neumann.htm
http://es.wikipedia.org/wiki/Arquitectura_de_von_Neumann
http://www.slideshare.net/jcmoreno/22-maquinade-von-neumann
http://www.monografias.com/trabajos28/arquitectura-von-neumann/arquitectura-von-neumann.shtml
Tema 9: Los primeros computadores electrónicos con programa almacenado