Von-Neumann foreslog sit computerarkitekturdesign i 1945, som senere blev kendt som Von-Neumann Architecture. Den bestod af en kontrolenhed, aritmetisk og logisk hukommelsesenhed (ALU), registre og input/outputs.
Von Neumann-arkitekturen er baseret på det lagrede program-computerkoncept, hvor instruktionsdata og programdata gemmes i samme hukommelse. Dette design bruges stadig i de fleste computere, der produceres i dag.
En Von Neumann-baseret computer:
- Bruger en enkelt processor
- Bruger én hukommelse til både instruktioner og data.
- Udfører programmer efter hent-afkode-udfør-cyklussen
Komponenter i Von-Neumann-modellen:
- Centralenhed
- Busser
- Hukommelsesenhed
Centralenhed
Den del af computeren, der udfører hovedparten af databehandlingsoperationer, kaldes Central Processing Unit og kaldes CPU'en.
Den centrale behandlingsenhed kan også defineres som et elektrisk kredsløb, der er ansvarlig for at udføre instruktionerne i et computerprogram.
java char til streng
CPU'en udfører en række funktioner, der dikteres af den type instruktioner, der er inkorporeret i computeren.
Hovedkomponenterne i CPU er aritmetiske og logiske enhed (ALU), kontrolenhed (CU) og en række registre.
Aritmetisk og logisk enhed (ALU)
Den aritmetiske og logiske enhed (ALU) udfører de nødvendige mikrooperationer for at udføre instruktionerne. Med enkle ord tillader ALU at udføre aritmetiske (addanne, subtrahere, osv.) og logiske (AND, OR, NOT, etc.) operationer.
Styreenhed
Kontrolenheden i et computersystem styrer driften af komponenter som ALU, hukommelse og input/output-enheder.
Kontrolenheden består af en programtæller, der indeholder adressen på de instruktioner, der skal hentes, og et instruktionsregister, hvori instruktioner hentes fra hukommelsen til udførelse.
Registre
Registre henviser til højhastighedslagringsområder i CPU'en. De data, der behandles af CPU'en, hentes fra registrene.
Nedenstående er listen over registre, der spiller en afgørende rolle i databehandlingen.
| Registre | Beskrivelse |
|---|---|
| MAR (Hukommelsesadresseregister) | Dette register indeholder hukommelsesplaceringen for de data, der skal tilgås. |
| MDR (Memory Data Register) | Dette register indeholder de data, der overføres til eller fra hukommelsen. |
| AC (akkumulator) | Dette register indeholder de mellemliggende aritmetiske og logiske resultater. |
| PC (programtæller) | Dette register indeholder adressen på den næste instruktion, der skal udføres. |
| CIR (Current Instruction Register) | Dette register indeholder den aktuelle instruktion under behandlingen. |
Busser
Busser er midlerne, hvormed information deles mellem registrene i et flerregisterkonfigurationssystem.
En busstruktur består af et sæt fælles linjer, en for hver bit af et register, gennem hvilke binær information overføres en ad gangen. Styresignaler bestemmer, hvilket register der vælges af bussen under hver enkelt registeroverførsel.
Von-Neumann Architecture består af tre store bussystemer til dataoverførsel.
| Bus | Beskrivelse |
|---|---|
| Adressebus | Adressebussen fører adressen på data (men ikke dataene) mellem processoren og hukommelsen. |
| Data bus | Data Bus bærer data mellem processoren, hukommelsesenheden og input/output-enhederne. |
| Kontrol bus | Control Bus bærer signaler/kommandoer fra CPU'en. |
Hukommelsesenhed
En hukommelsesenhed er en samling af lagerceller sammen med tilhørende kredsløb, der er nødvendige for at overføre information ind og ud af lageret. Hukommelsen gemmer binær information i grupper af bit kaldet ord. Den interne struktur af en hukommelsesenhed er specificeret ved antallet af ord, den indeholder, og antallet af bits i hvert ord.
gør mens loop i java
To hovedtyper af hukommelser bruges i computersystemer:
- RAM (Random Access Memory)
- ROM (skrivebeskyttet hukommelse)