Különbség Von Neumann és a Harvard Architecture között

Kétféle digitális számítógépes architektúra létezik, amelyek leírják a számítógépes rendszerek működését és megvalósítását. Az egyik a Von Neumann építészet, amelyet a neves fizikus és matematikus, John Von Neumann az 1940-es évek végén terveztek, a másik pedig a Harvard építészete, amely az eredeti Harvard Mark I relé alapú számítógépen alapult, amely külön memóriarendszereket használt a tárolja az adatokat és az utasításokat.

Az eredeti Harvard-architektúra az utasításokat tárolta a lyukasztott szalagon és az adatokkal az elektromechanikus számlálókban. A Von Neumann architektúra képezi a modern számítástechnika alapját, és könnyebben megvalósítható. Ez a cikk külön vizsgálja a két számítógépes architektúrát, és elmagyarázza a kettő közötti különbséget.

Mi az a von Neumann építészet??

Ez egy elméleti terv, amely a tárolt programszámítógépek fogalmán alapul, ahol a program- és utasításadatok ugyanabban a memóriában vannak tárolva.

Az építészetet 1945-ben a neves matematikus és fizikus, John Von Neumann tervezte. A számítógépes tervezés Von Neumann koncepciójáig a számítástechnikai gépeket egyetlen előre meghatározott célra tervezték, amely az áramkörök kézi átvezetése miatt nem igényel kifinomultságot..

A Von Neumann architektúrák mögött rejlik az a lehetőség, hogy az utasításokat a memóriában tárolják azon adatokkal együtt, amelyeken az utasítások működnek. Röviden: a Von Neumann architektúra egy olyan általános keretre utal, amelyet a számítógép hardverének, a programozásnak és az adatoknak követniük kell.

A Von Neumann architektúra három különálló összetevőből áll: központi feldolgozó egységből (CPU), memória egységből és bemeneti / kimeneti (I / O) interfészekből. A CPU a számítógépes rendszer középpontjában áll, amely három fő összetevőből áll: a számtani és logikai egységből (ALU), a vezérlő egységből (CU) és a regiszterekből.

Az ALU felel az adatok összes aritmetikai és logikai műveletéért, míg a vezérlő egység meghatározza a programokban végrehajtandó utasítások folyamatát azáltal, hogy vezérlőjeleket bocsát ki a hardverre.

A regiszterek alapvetően ideiglenes tárolóhelyek, amelyek tárolják a végrehajtandó utasítások címeit. A memóriaegység RAM-ból áll, amely a program-adatok és utasítások tárolására szolgáló fő memória. Az I / O interfészek lehetővé teszik a felhasználók számára a kommunikációt a külvilággal, például tárolóeszközökkel.

Mi az a Harvard Architecture??

Ez egy számítógépes architektúra, fizikailag elkülönített tárolási és jelútvonalakkal a program adatainak és utasításaihoz. Ellentétben a Von Neumann architektúrával, amely egyetlen buszt alkalmaz az utasítások lehívására a memóriából és az adatok átviteléhez a számítógép egyik részéből a másikba, a Harvard építészetnek külön memória van az adatok és az utasítások számára.

Mindkét fogalom hasonló, kivéve az emlékekhez való hozzáférés módját. A Harvard architektúrája az, hogy a memóriát két részre bontja - az egyik az adatokra, a másik a programokra oszlik. A kifejezések az eredeti Harvard Mark I relé alapú számítógépen alapultak, amely olyan rendszert alkalmazott, amely lehetővé teszi mind az adatok, mind az átvitel, mind az utasítások lehívásainak végrehajtását egyidejűleg.

A valós világ számítógépes tervei valójában a módosított Harvard architektúrán alapulnak, és általánosan használják a mikrovezérlőkben és a DSP-ben (Digital Signal Processing).

Különbség Von Neumann és a Harvard Architecture között

Von Neumann és a Harvard építészet alapjai

A Von Neumann architektúra egy elméleti számítógépes terv, amely a tárolt program koncepcióján alapul, ahol a programokat és az adatokat ugyanabban a memóriában tárolják. A koncepciót 1945-ben John Von Neumann matematikus dolgozta ki, amely jelenleg szinte minden modern számítógép alapjául szolgál. A Harvard architektúrája az eredeti Harvard Mark I relé alapú számítógépes modelln alapult, amely külön buszokat használt az adatok és az utasítások elkészítéséhez.

Von Neumann memóriarendszere és a Harvard Architecture

A Von Neumann architektúrában csak egy busz található, amelyet mind az utasítások lehívására, mind az adatátvitelre használnak, és a műveleteket ütemezni kell, mert nem hajthatók végre egyszerre. A Harvard architektúrája viszont külön memóriahelyet tartalmaz az utasítások és az adatok számára, amelyek fizikailag elkülönítik a jeleket és a kód- és adatmemória tárolását, ami viszont lehetővé teszi a memóriarendszerek mindegyikének egyszerre történő elérését..

Von Neumann és a Harvard Architecture oktatási feldolgozása

A Von Neumann architektúrában a feldolgozó egységnek két óraciklusra lenne szüksége az utasítás végrehajtásához. A processzor az első ciklusban lehívja az utasításokat a memóriából, és dekódolja azt, majd a második ciklusban az adatokat a memóriából veszi. A Harvard építészetében a feldolgozóegység egy cikluson keresztül teljesít utasításokat, ha a megfelelő csővezetési stratégiák vannak érvényben.

Von Neumann és a Harvard Architecture költségei

Mivel az utasítások és az adatok ugyanazt a buszrendszert használják a Von Neumann architektúrában, egyszerűsítik a vezérlőegység tervezését és fejlesztését, amely végül a gyártási költségeket a lehető legkisebbre csökkenti. A vezérlőegység fejlesztése a Harvard építészetében drágább, mint az előbbi, az összetett architektúra miatt, amelyben két busz található utasítások és adatok számára.

Von Neumann és a Harvard Architecture felhasználása

A Von Neumann architektúrát főként minden olyan gépen használják, amelyet lát, az asztali számítógépektől és a notebookoktól a nagy teljesítményű számítógépekig és munkaállomásokig. A Harvard architektúrája meglehetősen új koncepció, amelyet elsősorban a mikrokontrollerekben és a digitális jelfeldolgozásban (DSP) használnak..

Von Neumann vs. Harvard Architecture: összehasonlító táblázat

A Von Neumann és a Harvard Architecture összefoglalása

A Von Neumann architektúra hasonló a Harvard architektúrájához, azzal az eltéréssel, hogy egyetlen buszt használ az utasítások lehívásának és az adatátvitelnek egyaránt, így a műveleteket ütemezni kell. A Harvard architektúrája viszont két különálló memóriacímet használ az adatokhoz és az utasításokhoz, amelyek lehetővé teszik az adatok adagolását mindkét buszon egyszerre. A komplex architektúra azonban csak növeli a vezérlőegység fejlesztési költségeit, szemben a kevésbé összetett Von Neumann architektúra alacsonyabb fejlesztési költségeivel, amely egyetlen egységesített gyorsítótárat alkalmaz.