Von Neumannova arhitektura je model računalnika, ki uporablja enoten pomnilnik za pomnenje tako ukazov kot podatkov. Tako računalnik pomni program. Centralna procesna enota je ločena od pomnilnika. Računalnik v skladu s tem modelom vsebuje:
Centralna procesna enota (CPE) prejema ukaze iz pomnilnika in jih izvršuje drugega za drugim v taktu, ki ga določa ura
Krmilna enota:
Do tega pride zaradi ločitve CPE od pomnilnika. Prepustnost podatkov med CPE in pomnilnikom je majhna glede na velikost pomnilnika. V sodobnih računalnikih je ta propustnost tudi zelo majhna v primeri s hitrostjo CPE. Zato je CPE (centralna procesna enota) prisiljena čakati na konec prenosa podatkov iz pomnilnika oziroma v pomnilnik.
Von Neumanovo ozko grlo lahko malo olajšamo z uporabo predpomnenja (cache) med CPE in pomnilnikom. Problem olajša tudi predvidevanje (napovedovanje), kaj naj bi računalnik naredil v naslednjih korakih.
Vodilo (bus) povezuje vse glavne notranje komponente računalnika in pomnilnik in omogoča prenos podatkov od enega dela računalnika k drugemu. V računalniku imamo več vodil.
Tipično vodilo je sestavljeno iz podatkovnega, naslovnega in
krmilnega vodila:
| Naslovno vodilo (Address Bus) | prenaša naslove (in ne podatke) med procesorjem in pomnilnikom |
|---|---|
| Podatkovno vodilo (Data Bus) | prenaša podatke med procesorjem in pomnilnikom ter do vhodno izhodnih naprav |
| Krmilno vodilo (Control Bus) | prenaša signale od CPE (in statusne signale od drugih naprav) za kontrolo in koordinacijo vseh aktivnosti računalnika |
|
|
Von Neumannov model ni edina možna arhitektura, je pa danes splošno uporabljena. Starejši model je Harvardova arhitektura, Ta ima ločeno podatkovno in ukazno vodilo, kar pomeni, da lahko istočasno prenaša tako ukaze kot podatke. Zato predvideva tudi ločen pomnilnik za ukaze in za podatke. To pa povzroča tudi težave. Prevajalniki običajno vgrajujejo podatke med kodo, ka pomeni, da mora imeti računalnik možnost zapisovanja tudi v pomnilnik, v katerem so ukazi. Izkaže se, da je model Von Neumanna bolj primeren. Reačunalniki, zgrajeni v skladu s von Neumannovo arhitekturo so zaradi ozkega grla bolj počasni, so pa zato bolj fleksibilni. |
|
Delovanje Von Neumannovega modela lepo prikazuje znan, zelo poenostavljen, didaktični model računalnika, znan kot "Računalnik z malim možičkom" (Little man computer, LMC). Mali možicelj v računalniku po vrsti bere ukaze iz pomnilnika in opravlja zahtevane operacije. Tak model najdemo na naslednji povezavi:
Računalnik z malim možičkom.
|
