Von-Neumann schlug 1945 seinen Computerarchitekturentwurf vor, der später als Von-Neumann-Architektur bekannt wurde. Es bestand aus einer Steuereinheit, einer Arithmetik- und einer logischen Speichereinheit (ALU), Registern und Ein-/Ausgängen.
Die Von-Neumann-Architektur basiert auf dem Computerkonzept mit gespeicherten Programmen, bei dem Befehlsdaten und Programmdaten im selben Speicher gespeichert werden. Dieses Design wird auch heute noch in den meisten Computern verwendet.
A Von Neumann-based computer:
- Verwendet einen einzelnen Prozessor
- Verwendet einen Speicher sowohl für Anweisungen als auch für Daten.
- Führt Programme nach dem Fetch-Decode-Execute-Zyklus aus
Komponenten des Von-Neumann-Modells:
- Zentraleinheit
- Busse
- Speichereinheit
Zentraleinheit
Der Teil des Computers, der den Großteil der Datenverarbeitungsvorgänge ausführt, wird als Zentraleinheit bezeichnet und als CPU bezeichnet.
Avl-Baum
Die Zentraleinheit kann auch als elektrischer Schaltkreis definiert werden, der für die Ausführung der Anweisungen eines Computerprogramms verantwortlich ist.
Die CPU führt eine Vielzahl von Funktionen aus, die durch die Art der im Computer integrierten Anweisungen bestimmt werden.
Die Hauptkomponenten der CPU sind die Arithmetik- und Logikeinheit (ALU), die Steuereinheit (CU) und eine Vielzahl von Registern.
Arithmetische und logische Einheit (ALU)
Die Arithmetik- und Logikeinheit (ALU) führt die erforderlichen Mikrooperationen zur Ausführung der Anweisungen aus. Vereinfacht ausgedrückt ermöglicht ALU die Ausführung arithmetischer (Addieren, Subtrahieren usw.) und logischer (UND, ODER, NICHT usw.) Operationen.
Steuergerät
Die Steuereinheit eines Computersystems steuert den Betrieb von Komponenten wie ALU, Speicher und Eingabe-/Ausgabegeräten.
Computernetzwerke
Die Steuereinheit besteht aus einem Programmzähler, der die Adresse der abzurufenden Befehle enthält, und einem Befehlsregister, in das Befehle zur Ausführung aus dem Speicher abgerufen werden.
Registriert
Register beziehen sich auf Hochgeschwindigkeitsspeicherbereiche in der CPU. Die von der CPU verarbeiteten Daten werden aus den Registern abgerufen.
Nachfolgend finden Sie eine Liste der Register, die bei der Datenverarbeitung eine entscheidende Rolle spielen.
alphabetisch nummeriert
| Registriert | Beschreibung |
|---|---|
| MAR (Memory Address Register) | Dieses Register enthält den Speicherort der Daten, auf die zugegriffen werden muss. |
| MDR (Memory Data Register) | Dieses Register enthält die Daten, die zum oder vom Speicher übertragen werden. |
| AC (Akku) | Dieses Register speichert die arithmetischen und logischen Zwischenergebnisse. |
| PC (Programmzähler) | Dieses Register enthält die Adresse des nächsten auszuführenden Befehls. |
| CIR (Current Instruction Register) | Dieses Register enthält den aktuellen Befehl während der Bearbeitung. |
Busse
Busse sind die Mittel, mit denen Informationen zwischen den Registern in einem Konfigurationssystem mit mehreren Registern ausgetauscht werden.
Eine Busstruktur besteht aus einer Reihe gemeinsamer Leitungen, eine für jedes Bit eines Registers, über die binäre Informationen einzeln übertragen werden. Steuersignale bestimmen, welches Register bei jeder einzelnen Registerübertragung vom Bus ausgewählt wird.
Die Von-Neumann-Architektur besteht aus drei Hauptbussystemen für die Datenübertragung.
| Bus | Beschreibung |
|---|---|
| Adressbus | Der Adressbus überträgt die Adresse der Daten (aber nicht der Daten) zwischen dem Prozessor und dem Speicher. |
| Datenbus | Der Datenbus überträgt Daten zwischen dem Prozessor, der Speichereinheit und den Eingabe-/Ausgabegeräten. |
| Steuerbus | Der Steuerbus überträgt Signale/Befehle von der CPU. |
Speichereinheit
Eine Speichereinheit ist eine Ansammlung von Speicherzellen zusammen mit zugehörigen Schaltkreisen, die zum Übertragen von Informationen in den Speicher und aus dem Speicher erforderlich sind. Der Speicher speichert binäre Informationen in Gruppen von Bits, die als Wörter bezeichnet werden. Die interne Struktur einer Speichereinheit wird durch die Anzahl der darin enthaltenen Wörter und die Anzahl der Bits in jedem Wort angegeben.
In Computersystemen werden zwei Haupttypen von Speichern verwendet:
- RAM (Random Access Memory)
- ROM (Nur-Lese-Speicher)