L’architettura di Von Neumann fu pubblicata da John von Neumann nel 1945.
Il suo design dell’architettura del computer consiste in un’unità di controllo, un’unità aritmetica e logica (ALU), un’unità di memoria, registri e ingressi/uscite.
L’architettura di Von Neumann è basata sul concetto di computer a programma memorizzato, dove i dati delle istruzioni e quelli del programma sono memorizzati nella stessa memoria. Questo design è ancora usato nella maggior parte dei computer prodotti oggi.
Central Processing Unit (CPU)
La Central Processing Unit (CPU) è il circuito elettronico responsabile dell’esecuzione delle istruzioni di un programma per computer.
A volte ci si riferisce ad essa come al microprocessore o al processore.
La CPU contiene l’ALU, la CU e una varietà di registri.
Registri
I registri sono aree di memoria ad alta velocità nella CPU. Tutti i dati devono essere memorizzati in un registro prima di poter essere elaborati.
| MAR | Registro dell’indirizzo della memoria | Custodisce la posizione di memoria dei dati a cui si deve accedere |
|---|---|---|
| MDR | Registro dei dati della memoria Data Register | Custodisce i dati che vengono trasferiti da o verso la memoria |
| AC | Accumulatore | Dove vengono memorizzati i risultati aritmetici e logici intermedi sono memorizzati |
| PC | Contatore di programma | Contiene l’indirizzo della prossima istruzione da eseguire |
| CIR | Current Instruction Register | Contiene l’istruzione corrente durante l’elaborazione |
Unità aritmetica e logica (ALU)
L’ALU permette l’aritmetica (add, sottrarre ecc.) e operazioni logiche (AND, OR, NOT ecc.).
Unità di controllo (CU)
L’unità di controllo controlla il funzionamento dell’ALU, della memoria e dei dispositivi di input/output del computer, dicendo loro come rispondere alle istruzioni del programma che ha appena letto e interpretato dall’unità di memoria.
L’unità di controllo fornisce anche i segnali di temporizzazione e controllo richiesti dagli altri componenti del computer.
Bus
I bus sono i mezzi con cui i dati vengono trasmessi da una parte all’altra di un computer, collegando tutti i principali componenti interni alla CPU e alla memoria.
Un bus standard del sistema CPU è composto da un bus di controllo, un bus dati e un bus indirizzi.
Conduce gli indirizzi dei dati (ma non i dati) tra il processore e la memoria
Conduce i dati tra il processore, l’unità di memoria e i dispositivi di input/output
Conduce segnali/comandi di controllo dalla CPU (e segnali di stato da altri dispositivi) al fine di controllare e coordinare tutte le attività all’interno del computer
Unità di memoria
L’unità di memoria consiste nella RAM, talvolta indicata come memoria primaria o principale. A differenza di un disco rigido (memoria secondaria), questa memoria è veloce e anche direttamente accessibile dalla CPU.
La RAM è divisa in partizioni. Ogni partizione consiste di un indirizzo e del suo contenuto (entrambi in forma binaria).
L’indirizzo identificherà in modo univoco ogni posizione nella memoria.
Caricare i dati dalla memoria permanente (disco rigido), nella memoria temporanea (RAM), più veloce e direttamente accessibile, permette alla CPU di operare molto più velocemente.
Si tratta di una memoria secondaria.