El elemento central del hardware de un SI es la CPU o UCP o Unidad Central de Proceso, de forma que su arquitectura determina el comportamiento funcional de dicho sistema.
El modelo básico de arquitectura empleado en los computadores digitales fue establecido en 1946 por John Von Neumann. Su aportación más significativa fue la de construir una computadora con programa almacenado ya que los computadores existentes hasta entonces trabajaban con programas cableados que se introducían estableciendo manualmente las conexiones entre las distintas unidades.
La idea de Von Neumann consistió en conectar permanentemente las unidades de las computadoras, siendo coordinado su funcionamiento por un elemento de control. Esta tecnología sigue estando vigente en la actualidad aunque con pequeñas modificaciones y sigue siendo empleada por la mayoría de los fabricantes.
En la imagen anterior observamos la estructura general de un ordenador según la Arquitectura de Von Neumann. Esta máquina se compone de cuatro unidades básicas:
La unidad central de procesos (CPU), donde podemos encontrar los siguientes elementos:
o La unidad de control (UC), que dispone, principalmente, de un contador de programa (CP) y un registro de instrucción (RI), además de otros elementos.
o La unidad aritmético-lógica (UAL), con diversos registros para llevar a cabo operaciones como el registro acumulador (AC) o el registro de estado (RE).
o Otra serie de registros, para funciones varias del sistema.
Y conectados a las CPU, los siguientes elementos:
- La unidad de memoria, con el registro de intercambio de memoria (RIM) y el registro de dirección de memoria (RDM).
- La unidad de entrada-salida.
Este modelo era capaz de ejecutar una serie de instrucciones elementales que se denominan instrucciones-máquina, que deben estar almacenadas en la memoria principal con el programa almacenado para poder ser leídas y ejecutadas.
El que se puedan ejecutar diferentes programas hacía que este tipo de máquinas fuese llamadas de propósito general.
