Von Neumannova architektura byla poprvé publikována Johnem von Neumannem v roce 1945.
Jeho návrh počítačové architektury se skládá z řídicí jednotky, aritmetické a logické jednotky (ALU), paměťové jednotky, registrů a vstupů/výstupů.
Von Neumannova architektura je založena na koncepci počítače s uloženým programem, kde jsou data instrukcí a data programu uložena ve stejné paměti. Tato konstrukce se stále používá ve většině dnes vyráběných počítačů.
Centrální procesorová jednotka (CPU)
Centrální procesorová jednotka (CPU) je elektronický obvod odpovědný za provádění instrukcí počítačového programu.
Někdy se označuje jako mikroprocesor nebo procesor.
Centrální jednotka obsahuje ALU, CU a řadu registrů.
Registry
Registry jsou vysokorychlostní paměťové oblasti v CPU. Všechna data musí být před zpracováním uložena v registru.
| MAR | Registr adres paměti | Udržuje umístění dat v paměti, ke kterým je třeba přistupovat |
|---|---|---|
| MDR | Paměť. Datový registr | Uchovává data, která se přenášejí do paměti nebo z paměti |
| AC | Akumulátor | Kde se ukládají mezivýsledky aritmetiky a logiky jsou uloženy |
| PC | Čítač programu | Obsahuje adresu následující instrukce, která má být provedena |
| CIR | Aktuální Instruction Register | Obsahuje aktuální instrukci během zpracování |
Aritmetická a logická jednotka (ALU)
Jednotka ALU umožňuje aritmetické operace (sčítání, odčítání atd.) a logické operace (AND, OR, NOT atd.).
Řídicí jednotka (CU)
Řídicí jednotka řídí činnost ALU, paměti a vstupních/výstupních zařízení počítače a říká jim, jak mají reagovat na instrukce programu, které právě přečetla a interpretovala z paměťové jednotky.
Řídicí jednotka také poskytuje časovací a řídicí signály, které vyžadují ostatní součásti počítače.
Sběrnice
Sběrnice jsou prostředky, kterými se přenášejí data z jedné části počítače do druhé a které spojují všechny hlavní vnitřní součásti s procesorem a pamětí.
Standardní systémová sběrnice procesoru se skládá z řídicí, datové a adresové sběrnice.
Přenáší adresy dat (ale ne data) mezi procesorem a pamětí
Přenáší data mezi procesorem, paměťovou jednotkou a vstupními/výstupními zařízeními
Přenáší řídicí signály/příkazy z procesoru (a stavové signály z jiných zařízení) za účelem řízení a koordinace všech činností v počítači
Paměťová jednotka
Paměťová jednotka se skládá z paměti RAM, někdy označované jako primární nebo hlavní paměť. Na rozdíl od pevného disku (sekundární paměti) je tato paměť rychlá a také přímo přístupná procesoru.
RAM je rozdělena na oddíly. Každý oddíl se skládá z adresy a obsahu (obojí v binárním tvaru).
Adresa jednoznačně identifikuje každé místo v paměti.
Načítání dat z trvalé paměti (pevný disk) do rychlejší a přímo přístupné dočasné paměti (RAM) umožňuje procesoru pracovat mnohem rychleji.
Paměť RAM se skládá z adresy a obsahu (obojí v binárním tvaru).