Perbezaan antara seni bina von Neumann dan Harvard

Terdapat dua jenis seni bina komputer digital yang menggambarkan fungsi dan pelaksanaan sistem komputer. Satu adalah seni bina von Neumann yang direka oleh ahli fizik dan ahli matematik yang terkenal John von Neumann pada akhir 1940-an, dan yang lain adalah seni bina Harvard yang berdasarkan pada komputer berasaskan Harvard Mark I yang asal yang menggunakan sistem memori yang berasingan untuk Simpan data dan arahan.

Senibina Harvard yang asal digunakan untuk menyimpan arahan pada pita dan data yang ditumbuk di kaunter elektro-mekanikal. Senibina von Neumann membentuk asas pengkomputeran moden dan lebih mudah dilaksanakan. Artikel ini melihat dua seni bina komputer secara individu dan menerangkan perbezaan antara kedua -dua.

Apa itu seni bina von neumann?

Ini adalah reka bentuk teoritis berdasarkan konsep komputer program tersimpan di mana data program dan data arahan disimpan dalam ingatan yang sama.

Senibina ini direka oleh ahli matematik dan ahli fizik terkenal John Von Neumann pada tahun 1945. Sehingga konsep reka bentuk komputer von Neumann, mesin pengkomputeran direka untuk satu tujuan yang telah ditetapkan yang akan kekurangan kecanggihan kerana penggantian manual litar.

Idea di sebalik seni bina von Neumann adalah keupayaan untuk menyimpan arahan dalam ingatan bersama -sama dengan data yang mana arahannya beroperasi. Singkatnya, seni bina von Neumann merujuk kepada rangka kerja umum bahawa perkakasan, pengaturcaraan, dan data komputer harus diikuti.

Senibina von Neumann terdiri daripada tiga komponen yang berbeza: Unit Pemprosesan Pusat (CPU), Unit Memori, dan Input/Output (I/O) antara muka. CPU adalah jantung sistem komputer yang terdiri daripada tiga komponen utama: unit aritmetik dan logik (ALU), unit kawalan (CU), dan daftar.

ALU bertanggungjawab untuk menjalankan semua operasi aritmetik dan logik pada data, sedangkan unit kawalan menentukan susunan aliran arahan yang perlu dilaksanakan dalam program dengan mengeluarkan isyarat kawalan ke perkakasan.

Daftar pada dasarnya adalah lokasi penyimpanan sementara yang menyimpan alamat arahan yang perlu dilaksanakan. Unit memori terdiri daripada RAM, yang merupakan memori utama yang digunakan untuk menyimpan data dan arahan program. Antara muka I/O membolehkan pengguna berkomunikasi dengan dunia luar seperti peranti penyimpanan.

Apa itu Arkitek Harvard?

Ini adalah seni bina komputer dengan jalur penyimpanan dan isyarat secara fizikal untuk data dan arahan program. Tidak seperti seni bina von Neumann yang menggunakan bas tunggal untuk kedua -dua mengambil arahan dari memori dan pemindahan data dari satu bahagian komputer ke komputer yang lain, Arkitek Harvard mempunyai ruang ingatan yang berasingan untuk data dan arahan.

Kedua -dua konsepnya sama kecuali cara mereka mengakses kenangan. Idea di sebalik seni bina Harvard adalah untuk memecah memori menjadi dua bahagian - satu untuk data dan satu lagi untuk program. Syarat -syarat ini berdasarkan kepada komputer berasaskan Harvard Mark I yang asal yang menggunakan sistem yang akan membolehkan kedua -dua data dan pemindahan dan arahan mengambil dilakukan pada masa yang sama.

Reka bentuk komputer dunia sebenar sebenarnya berdasarkan seni bina Harvard yang diubahsuai dan biasanya digunakan dalam mikrokontroler dan DSP (pemprosesan isyarat digital).

Perbezaan antara seni bina von Neumann dan Harvard

Asas -asas seni bina von Neumann dan Harvard

Senibina von Neumann adalah reka bentuk komputer teoritis berdasarkan konsep program tersimpan di mana program dan data disimpan dalam ingatan yang sama. Konsep ini direka oleh seorang ahli matematik John von Neumann pada tahun 1945 dan yang kini berfungsi sebagai asas hampir semua komputer moden. Senibina Harvard didasarkan pada model komputer berasaskan Harvard Mark I yang asal yang menggunakan bas berasingan untuk data dan arahan.

Sistem memori Von Neumann dan Arsitektur Harvard

Senibina von Neumann hanya mempunyai satu bas yang digunakan untuk kedua -dua arahan mengambil dan pemindahan data, dan operasi mesti dijadualkan kerana mereka tidak dapat dilakukan pada masa yang sama. Senibina Harvard, sebaliknya, mempunyai ruang ingatan yang berasingan untuk arahan dan data, yang secara fizikal memisahkan isyarat dan penyimpanan untuk kod dan memori data, yang seterusnya memungkinkan untuk mengakses setiap sistem memori secara serentak.

Pemprosesan Arahan Von Neumann dan Seni Bina Harvard

Dalam seni bina von Neumann, unit pemprosesan memerlukan dua kitaran jam untuk menyelesaikan arahan. Pemproses mengambil arahan dari ingatan dalam kitaran pertama dan menguraikannya, dan kemudian data diambil dari ingatan dalam kitaran kedua. Dalam seni bina Harvard, unit pemprosesan dapat menyelesaikan arahan dalam satu kitaran jika strategi pipelining yang sesuai ada.

Kos seni bina von neumann dan harvard

Sebagai arahan dan data menggunakan sistem bas yang sama dalam seni bina von Neumann, ia memudahkan reka bentuk dan pembangunan unit kawalan, yang akhirnya menurunkan kos pengeluaran kepada minimum. Pembangunan Unit Kawalan dalam Seni Bina Harvard lebih mahal daripada yang pertama kerana seni bina kompleks yang menggunakan dua bas untuk arahan dan data.

Penggunaan Seni Bina Von Neumann dan Harvard

Senibina Von Neumann terutamanya digunakan dalam setiap mesin yang anda lihat dari komputer desktop dan buku nota ke komputer dan stesen kerja tinggi. Senibina Harvard adalah konsep yang cukup baru yang digunakan terutamanya dalam mikrokontroler dan pemprosesan isyarat digital (DSP).

Von Neumann vs. Senibina Harvard: Carta Perbandingan

Ringkasan Von Neumann vs. Seni Bina Harvard

Senibina von Neumann mirip dengan seni bina Harvard kecuali ia menggunakan bas tunggal untuk melaksanakan kedua -dua arahan mengambil dan pemindahan data, jadi operasi mesti dijadualkan. Senibina Harvard, sebaliknya, menggunakan dua alamat memori berasingan untuk data dan arahan, yang memungkinkan untuk memberi makan data ke dalam kedua -dua bas pada masa yang sama. Walau bagaimanapun, seni bina kompleks hanya menambah kos pembangunan unit kawalan terhadap kos pembangunan yang lebih rendah daripada seni bina von neumann yang kurang kompleks yang menggunakan cache bersatu tunggal.