Perbezaan antara Von Neumann dan Architecture Harvard

Terdapat dua jenis arsitektur komputer digital yang menggambarkan fungsi dan pelaksanaan sistem komputer. Salah satunya ialah seni bina Von Neumann yang direka oleh ahli fizik dan ahli matematik terkenal John Von Neumann pada akhir 1940-an, dan yang lain adalah seni bina Harvard yang berdasarkan kepada komputer berasaskan geganti Harvard Mark I yang menggunakan sistem memori berasingan menyimpan data dan arahan.

Senibina Harvard yang asal digunakan untuk menyimpan arahan pada pita ditekan dan data dalam kaunter elektro-mekanikal. Arsitektur Von Neumann membentuk asas komputasi moden dan lebih mudah dilaksanakan. Artikel ini melihat dua senibina komputer secara individu dan menjelaskan perbezaan antara kedua-dua.

Apakah Von Neumann Architecture?

Reka bentuk teori berdasarkan konsep komputer yang disimpan-program di mana data data dan data arahan disimpan dalam ingatan yang sama.

Seni bina ini direka oleh ahli matematik dan ahli fizik terkenal John Von Neumann pada tahun 1945. Sehingga konsep Von Neumann mengenai reka bentuk komputer, mesin pengkomputeran direka bentuk untuk satu tujuan yang telah ditentukan sebelumnya yang akan kekurangan kecanggihan kerana manual menyusun semula litar.

Idea di sebalik seni bina Von Neumann adalah keupayaan untuk menyimpan arahan dalam memori bersama-sama dengan data yang mana arahannya beroperasi. Pendek kata, seni bina Von Neumann merujuk kepada rangka kerja umum yang perlu diikuti oleh perkakasan, pengaturcaraan, dan data komputer.

Senibina Von Neumann terdiri daripada tiga komponen yang berbeza: unit pemprosesan pusat (CPU), unit ingatan, dan input / output (I / O) antara muka. CPU adalah pusat sistem komputer yang terdiri daripada tiga komponen utama: Unit Aritmetika dan Logik (ALU), unit kawalan (CU), dan daftar.

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

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

Apa itu Seni Bina Harvard?

Ia adalah seni bina komputer dengan penyimpanan dan laluan isyarat secara fizikal untuk data dan arahan program. Tidak seperti senibina Von Neumann yang menggunakan bas tunggal untuk kedua-dua arahan menjemput dari memori dan memindahkan data dari satu bahagian komputer ke komputer lain, senibina Harvard mempunyai ruang memori yang berasingan untuk data dan arahan.

Kedua-dua konsepnya adalah serupa kecuali cara mereka mengakses kenangan. Idea di belakang seni bina Harvard adalah untuk memecahkan memori menjadi dua bahagian - satu untuk data dan satu lagi untuk program. Istilah ini berdasarkan pada komputer berasaskan relasi Harvard Mark I yang menggunakan sistem yang membolehkan kedua-dua data dan pemindahan dan arahan diambil untuk dilakukan pada masa yang sama.

Reka bentuk komputer dunia sebenar sebenarnya berdasarkan seni bina Harvard diubahsuai dan biasanya digunakan dalam mikrokontroler dan DSP (Digital Signal Processing).

Perbezaan antara Von Neumann dan Architecture Harvard

Asas-asas Von Neumann dan Seni Bina Harvard

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

Sistem Memori Von Neumann dan Seni Bina Harvard

Senibina Von Neumann hanya mempunyai satu bas yang digunakan untuk kedua-dua arahan mengambil dan pemindahan data, dan operasi mesti dijadualkan kerana ia tidak boleh dilakukan pada masa yang sama. Senibina Harvard, sebaliknya, mempunyai ruang memori 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 senibina Von Neumann, unit pemprosesan memerlukan dua pusingan jam untuk menyelesaikan arahan. Pemproses mengambil arahan dari memori dalam kitaran pertama dan mendekodkannya, dan kemudian data diambil dari memori dalam kitaran kedua. Dalam seni bina Harvard, unit pemprosesan boleh melengkapkan arahan dalam satu kitaran jika strategi pipelining yang sesuai disediakan.

Kos Von Neumann dan Seni Bina Harvard

Oleh kerana arahan dan data menggunakan sistem bas yang sama dalam senibina Von Neumann, ia memudahkan reka bentuk dan pembangunan unit kawalan, yang akhirnya membawa kos pengeluaran kepada minimum. Pembangunan unit kawalan dalam seni bina Harvard adalah lebih mahal daripada bekas kerana seni bina kompleks yang menggunakan dua bas untuk arahan dan data.

Penggunaan Von Neumann dan Seni Bina Harvard

Seni bina Von Neumann digunakan terutamanya dalam setiap mesin yang anda lihat dari komputer meja dan komputer riba ke komputer dan stesen kerja yang tinggi. Seni bina Harvard adalah konsep yang baru yang digunakan terutamanya dalam mikrokontroler dan pemprosesan isyarat digital (DSP).

Von Neumann vs Seni Bina Harvard: Carta Perbandingan

Ringkasan Von Neumann vs Seni Bina Harvard

Seni bina Von Neumann serupa dengan seni bina Harvard kecuali ia menggunakan bas tunggal untuk melaksanakan kedua-dua arahan pengambilan dan pemindahan data, jadi operasi mesti dijadualkan. Senibina Harvard, sebaliknya, menggunakan dua alamat memori yang berasingan untuk data dan arahan, yang memungkinkan untuk memberi data kepada 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 senibina Von Neumann yang kurang kompleks yang menggunakan cache bersatu tunggal.