Von Neumann architectuur werd voor het eerst gepubliceerd door John von Neumann in 1945.
Zijn computerarchitectuurontwerp bestaat uit een besturingseenheid, rekenkundige en logische eenheid (ALU), geheugeneenheid, registers en ingangen/uitgangen.
De Von Neumann-architectuur is gebaseerd op het concept van een opgeslagen-programmacomputer, waarbij instructiegegevens en programmagegevens in hetzelfde geheugen worden opgeslagen. Dit ontwerp wordt nog steeds gebruikt in de meeste computers die tegenwoordig worden geproduceerd.
Centrale verwerkingseenheid (CPU)
De centrale verwerkingseenheid (CPU) is het elektronische circuit dat verantwoordelijk is voor de uitvoering van de instructies van een computerprogramma.
Het wordt ook wel de microprocessor of processor genoemd.
De CPU bevat de ALU, CU en een verscheidenheid aan registers.
Registers
Registers zijn snelle opslagruimten in de CPU. Alle gegevens moeten in een register worden opgeslagen voordat ze kunnen worden verwerkt.
| MAR | Memory Address Register | Houdt de geheugenlokatie vast van gegevens die moeten worden opgeroepen |
|---|---|---|
| MDR | Memory Data Register | Houdt gegevens vast die naar of uit het geheugen worden overgebracht |
| AC | Accumulator | Waar tussentijdse rekenkundige en logische resultaten worden opgeslagen |
| PC | Programmateller | Bevat het adres van de volgende uit te voeren instructie |
| CIR | Current Instruction Register | Bevat de huidige instructie tijdens de verwerking |
Arithmetic and Logic Unit (ALU)
De ALU maakt het mogelijk te rekenen (optellen, aftrekken, enz.) en logische bewerkingen (AND, OR, NOT, enz.) worden uitgevoerd.
Control Unit (CU)
De control unit regelt de werking van de ALU, het geheugen en de input/output-apparaten van de computer en vertelt hen hoe te reageren op de programma-instructies die zij zojuist heeft gelezen en geïnterpreteerd uit de geheugeneenheid.
De besturingseenheid levert ook de timing- en besturingssignalen die door andere computercomponenten worden vereist.
Bussen
Bussen zijn de middelen waarmee gegevens van het ene deel van een computer naar het andere worden verzonden, waarbij alle belangrijke interne componenten met de CPU en het geheugen worden verbonden.
Een standaard CPU-systeembus bestaat uit een besturingsbus, een databus en een adresbus.
Voert de adressen van gegevens (maar niet de gegevens) tussen de processor en het geheugen
Voert gegevens tussen de processor, de geheugeneenheid en de in-/uitvoerapparaten
Voert besturingssignalen/opdrachten van de CPU (en statussignalen van andere apparaten) om alle activiteiten binnen de computer te besturen en te coördineren
Geheugeleenheid
De geheugeleenheid bestaat uit RAM, soms primair of hoofdgeheugen genoemd. In tegenstelling tot een harde schijf (secundair geheugen) is dit geheugen snel en ook direct toegankelijk voor de CPU.
RAM is verdeeld in partities. Elke partitie bestaat uit een adres en de inhoud (beide in binaire vorm).
Het adres identificeert elke plaats in het geheugen op unieke wijze.
Het laden van gegevens uit het permanente geheugen (harde schijf), in het snellere en direct toegankelijke tijdelijke geheugen (RAM), stelt de CPU in staat veel sneller te werken.