Von Neumann-arkitektur blev første gang offentliggjort af John von Neumann i 1945.
Hans computerarkitekturdesign består af en kontrolenhed, en aritmetisk og logisk enhed (ALU), en hukommelsesenhed, registre og ind- og udgange.
Von Neumann-arkitekturen er baseret på computerkonceptet med lagrede programmer, hvor instruktionsdata og programdata er lagret i den samme hukommelse. Dette design anvendes stadig i de fleste computere, der produceres i dag.
Central Processing Unit (CPU)
Central Processing Unit (CPU) er det elektroniske kredsløb, der er ansvarligt for at udføre instruktionerne i et computerprogram.
Den omtales undertiden som mikroprocessor eller processor.
Cpu’en indeholder ALU’en, CU’en og en række registre.
Registre
Registre er højhastighedslagringsområder i CPU’en. Alle data skal gemmes i et register, før de kan behandles.
| MAR | Memory Address Register | Holder hukommelsesplaceringen for data, der skal tilgås | |
|---|---|---|---|
| MDR | Memory Data Register | Holder data, der overføres til eller fra hukommelsen | |
| AC | Accumulator | Holder mellemliggende aritmetiske og logiske resultater gemmes | |
| PC | Program Counter | Indeholder adressen på den næste instruktion, der skal udføres | |
| CIR | Current Instruction Register | Indeholder den aktuelle instruktion under behandlingen |
Aritmetisk og logisk enhed (ALU)
ALU’en muliggør aritmetik (add, subtrahere osv.) og logiske (AND, OR, NOT osv.) operationer.
Kontrolenhed (CU)
Kontrolenheden styrer driften af computerens ALU, hukommelse og input/output-enheder, idet den fortæller dem, hvordan de skal reagere på de programinstruktioner, den netop har læst og fortolket fra hukommelsesenheden.
Kontrolenheden leverer også de timing- og styresignaler, som andre computerkomponenter har brug for.
Busser
Busser er det middel, hvormed data overføres fra en del af en computer til en anden, og som forbinder alle større interne komponenter med CPU’en og hukommelsen.
En standard CPU-systembus består af en kontrolbus, en databus og en adressebus.
Transporterer adresserne for data (men ikke dataene) mellem processoren og hukommelsen
Transporterer data mellem processoren, hukommelsesenheden og input/output-enhederne
Transporterer kontrolsignaler/kommandoer fra CPU’en (og statussignaler fra andre enheder) med henblik på at styre og koordinere alle aktiviteter i computeren
Hukommelsesenhed
Hukommelsesenheden består af RAM, der undertiden kaldes primær- eller hovedhukommelse. I modsætning til en harddisk (sekundær hukommelse) er denne hukommelse hurtig og også direkte tilgængelig for CPU’en.
RAM er opdelt i partitioner. Hver partition består af en adresse og dens indhold (begge i binær form).
Adressen identificerer entydigt hvert enkelt sted i hukommelsen.
Indlæsning af data fra permanent hukommelse (harddisk) til den hurtigere og direkte tilgængelige midlertidige hukommelse (RAM) gør det muligt for CPU’en at arbejde meget hurtigere.