Von-Neumann și-a propus designul arhitecturii computerului în 1945, care a fost cunoscut mai târziu sub numele de Arhitectura Von-Neumann. Acesta a constat dintr-o unitate de control, aritmetică și unitate de memorie logică (ALU), registre și intrări/ieșiri.
Arhitectura Von Neumann se bazează pe conceptul de calculator cu program stocat, în care datele de instrucțiuni și datele de program sunt stocate în aceeași memorie. Acest design este încă folosit în majoritatea computerelor produse astăzi.
Un computer bazat pe Von Neumann:
- Utilizează un singur procesor
- Utilizează o singură memorie atât pentru instrucțiuni, cât și pentru date.
- Execută programe urmând ciclul fetch-decode-execute
Componentele modelului Von-Neumann:
- Unități centrale de procesare
- Autobuze
- Unitate de memorie
Unități centrale de procesare
Partea computerului care efectuează cea mai mare parte a operațiunilor de procesare a datelor se numește Unitate Centrală de Procesare și este numită CPU.
Unitatea centrală de procesare poate fi definită și ca un circuit electric responsabil cu executarea instrucțiunilor unui program de calculator.
CPU îndeplinește o varietate de funcții dictate de tipul de instrucțiuni care sunt încorporate în computer.
Componentele majore ale CPU sunt unitatea aritmetică și logică (ALU), unitatea de control (CU) și o varietate de registre.
Unitate aritmetică și logică (ALU)
Unitatea de aritmetică și logică (ALU) efectuează micro-operațiile necesare pentru executarea instrucțiunilor. Cu cuvinte simple, ALU permite efectuarea de operații aritmetice (adunare, scădere etc.) și logice (ȘI, SAU, NU etc.).
Unitatea de comandă
Unitatea de control a unui sistem informatic controlează operațiunile componentelor precum ALU, memorie și dispozitive de intrare/ieșire.
Unitatea de control constă dintr-un numărător de programe care conține adresa instrucțiunilor care trebuie preluate și un registru de instrucțiuni în care instrucțiunile sunt preluate din memorie pentru execuție.
Registrele
Registrele se referă la zonele de stocare de mare viteză din CPU. Datele procesate de CPU sunt preluate din registre.
În continuare este lista registrelor care joacă un rol crucial în prelucrarea datelor.
| Registrele | Descriere |
|---|---|
| MAR (Registrul de adresă de memorie) | Acest registru deține locația de memorie a datelor care trebuie accesate. |
| MDR (Registrul de date de memorie) | Acest registru deține datele care sunt transferate în sau din memorie. |
| AC (acumulator) | Acest registru deține rezultatele intermediare aritmetice și logice. |
| PC (contor de programe) | Acest registru conține adresa următoarei instrucțiuni de executat. |
| CIR (Registrul de instruire curent) | Acest registru conține instrucțiunea curentă în timpul procesării. |
Autobuze
Autobuzele sunt mijloacele prin care informațiile sunt partajate între registre într-un sistem de configurare cu mai multe registre.
O structură de magistrală constă dintr-un set de linii comune, câte una pentru fiecare bit al unui registru, prin care informațiile binare sunt transferate pe rând. Semnalele de control determină ce registru este selectat de magistrală în timpul fiecărui transfer de registru particular.
java localdate
Arhitectura Von-Neumann cuprinde trei sisteme de magistrală majore pentru transferul de date.
| Autobuz | Descriere |
|---|---|
| Autobuz de adrese | Address Bus transportă adresa datelor (dar nu și datele) între procesor și memorie. |
| Autobuz de date | Data Bus transportă date între procesor, unitatea de memorie și dispozitivele de intrare/ieșire. |
| Autobuz de control | Control Bus transportă semnale/comenzi de la CPU. |
Unitate de memorie
O unitate de memorie este o colecție de celule de stocare împreună cu circuitele asociate necesare pentru a transfera informații în și din stocare. Memoria stochează informații binare în grupuri de biți numite cuvinte. Structura internă a unei unități de memorie este specificată de numărul de cuvinte pe care le conține și de numărul de biți din fiecare cuvânt.
În sistemele informatice sunt utilizate două tipuri majore de memorii:
- RAM (Memorie cu acces aleatoriu)
- ROM (Memorie numai pentru citire)