Die Von-Neumann-Architektur wurde erstmals 1945 von John von Neumann veröffentlicht.
Seine Computerarchitektur besteht aus einer Steuereinheit, einer arithmetischen und logischen Einheit (ALU), einer Speichereinheit, Registern und Ein- und Ausgängen.
Die von Neumann-Architektur basiert auf dem Konzept des speicherprogrammierten Computers, bei dem Befehlsdaten und Programmdaten im selben Speicher gespeichert werden. Dieses Design wird auch heute noch in den meisten Computern verwendet.
Central Processing Unit (CPU)
Die Central Processing Unit (CPU) ist die elektronische Schaltung, die für die Ausführung der Anweisungen eines Computerprogramms verantwortlich ist.
Sie wird manchmal auch als Mikroprozessor oder Prozessor bezeichnet.
Die CPU enthält die ALU, die CU und eine Reihe von Registern.
Register
Register sind Hochgeschwindigkeitsspeicherbereiche in der CPU. Alle Daten müssen in einem Register gespeichert werden, bevor sie verarbeitet werden können.
| MAR | Speicheradressregister | Hält die Speicherstelle der Daten, auf die zugegriffen werden muss |
|---|---|---|
| MDR | Speicher Datenregister | Hält Daten, die zum oder vom Speicher übertragen werden |
| AC | Akkumulator | Wo arithmetische und logische Zwischenergebnisse gespeichert werden |
| PC | Programmzähler | Enthält die Adresse des nächsten auszuführenden Befehls |
| CIR | Aktueller Befehlsregister | Enthält den aktuellen Befehl während der Verarbeitung |
Arithmetik- und Logikeinheit (ALU)
Die ALU ermöglicht arithmetische (add, Subtraktion usw.) und logische Operationen (UND, ODER, NICHT usw.) durchgeführt werden.
Steuereinheit (CU)
Die Steuereinheit steuert den Betrieb der ALU, des Speichers und der Eingabe-/Ausgabegeräte des Computers und teilt ihnen mit, wie sie auf die Programmanweisungen reagieren sollen, die sie gerade aus der Speichereinheit gelesen und interpretiert hat.
Die Steuereinheit liefert auch die Zeit- und Steuersignale, die von anderen Computerkomponenten benötigt werden.
Busse
Busse sind die Mittel, mit denen Daten von einem Teil eines Computers zum anderen übertragen werden und verbinden alle wichtigen internen Komponenten mit der CPU und dem Speicher.
Ein Standard-CPU-Systembus besteht aus einem Steuerbus, einem Datenbus und einem Adressbus.
Trägt die Adressen von Daten (aber nicht die Daten) zwischen dem Prozessor und dem Speicher
Trägt Daten zwischen dem Prozessor, der Speichereinheit und den Eingabe-/Ausgabegeräten
Trägt Steuersignale/Befehle von der CPU (und Statussignale von anderen Geräten), um alle Aktivitäten innerhalb des Computers zu steuern und zu koordinieren
Speichereinheit
Die Speichereinheit besteht aus RAM, das manchmal als Primär- oder Hauptspeicher bezeichnet wird. Im Gegensatz zu einer Festplatte (Sekundärspeicher) ist dieser Speicher schnell und auch für die CPU direkt zugänglich.
RAM ist in Partitionen unterteilt. Jede Partition besteht aus einer Adresse und ihrem Inhalt (beides in binärer Form).
Die Adresse identifiziert jede Stelle im Speicher eindeutig.
Das Laden von Daten aus dem permanenten Speicher (Festplatte) in den schnelleren und direkt zugänglichen temporären Speicher (RAM) ermöglicht der CPU eine wesentlich schnellere Arbeitsweise.