Von Neumann-arkitektur publicerades först av John von Neumann 1945.
Hans datorarkitekturkonstruktion består av en kontrollenhet, en aritmetisk och logisk enhet (ALU), en minnesenhet, register och in- och utgångar.
Von Neumann-arkitekturen bygger på datorkonceptet med lagrade program, där instruktionsdata och programdata lagras i samma minne. Denna konstruktion används fortfarande i de flesta datorer som tillverkas idag.
Central Processing Unit (CPU)
Central Processing Unit (CPU) är den elektroniska krets som ansvarar för att utföra instruktionerna i ett datorprogram.
Den kallas ibland för mikroprocessor eller processor.
CPU:n innehåller ALU, CU och en mängd olika register.
Register
Register är höghastighetslagringsområden i CPU:n. Alla data måste lagras i ett register innan de kan bearbetas.
| MAR | Memory Address Register | Håller minnesplatsen för data som måste nås |
|---|---|---|
| MDR | Memory. Data Register | Håller data som överförs till eller från minnet |
| AC | Accumulator | Har mellanliggande aritmetiska och logiska resultat. lagras |
| PC | Programräknare | Innehåller adressen till nästa instruktion som ska utföras |
| CIR | Aktuell Instruction Register | Innehåller den aktuella instruktionen under bearbetningen |
Aritmetisk och logisk enhet (ALU)
ALU:n möjliggör aritmetik (add, subtraktion etc.) och logiska operationer (AND, OR, NOT etc.).
Kontrollenhet (CU)
Kontrollenheten styr driften av datorns ALU, minne och in- och utmatningsenheter och talar om för dem hur de ska reagera på de programinstruktioner som den just har läst och tolkat från minnesenheten.
Kontrollenheten tillhandahåller också de tids- och styrsignaler som krävs av andra datorkomponenter.
Bussar
Bussar är det sätt på vilket data överförs från en del av en dator till en annan, och de kopplar samman alla viktiga interna komponenter med CPU:n och minnet.
En standard CPU-symbolbuss består av en kontrollbuss, databuss och adressbuss.
Transporterar adresserna till data (men inte data) mellan processorn och minnet
Transporterar data mellan processorn, minnesenheten och in- och utmatningsenheterna
Transporterar styrsignaler/kommandon från processorn (och statussignaler från andra enheter) för att styra och samordna alla aktiviteter i datorn
Minnesenhet
Minnesenheten består av RAM, som ibland kallas primärt minne eller huvudminne. Till skillnad från en hårddisk (sekundärt minne) är detta minne snabbt och dessutom direkt tillgängligt för processorn.
RAM är uppdelat i partitioner. Varje partition består av en adress och dess innehåll (båda i binär form).
Adressen identifierar unikt varje plats i minnet.
Laddning av data från det permanenta minnet (hårddisken), till det snabbare och direkt åtkomliga temporära minnet (RAM), gör att CPU:n kan arbeta mycket snabbare.