Von Neumann ve Harvard Mimarlık arasındaki fark

Bilgisayar sistemlerinin işlevselliğini ve uygulamasını tanımlayan iki tür dijital bilgisayar mimarisi vardır. Biri ünlü fizikçi ve matematikçi John Von Neumann tarafından 1940'ların sonlarında tasarlanan Von Neumann mimarisi, diğeri ise ayrı bellek sistemleri kullanan orijinal Harvard Mark I röle tabanlı bilgisayarı temel alan Harvard mimarisidir. verileri ve talimatları sakla.

Orijinal Harvard mimarisi, delinmiş bant ve verileri elektromekanik sayaçlarda saklamak için kullanılır. Von Neumann mimarisi modern bilgi işlemin temelini oluşturur ve uygulaması daha kolaydır. Bu makale iki bilgisayar mimarisine ayrı ayrı bakmakta ve ikisi arasındaki farkı açıklamaktadır..

Von Neumann Mimarlık nedir?

Program verilerinin ve talimat verilerinin aynı bellekte depolandığı, depolanmış program bilgisayarları konseptine dayanan teorik bir tasarımdır..

Mimari, 1945'te ünlü matematikçi ve fizikçi John Von Neumann tarafından tasarlandı. Von Neumann bilgisayar tasarımı kavramına kadar, bilgisayar makineleri, devrenin manuel olarak yeniden kablolanması nedeniyle sofistike olmayacak tek bir önceden belirlenmiş amaç için tasarlandı..

Von Neumann mimarilerinin arkasındaki fikir, talimatların üzerinde çalıştığı verilerle birlikte talimatları hafızaya saklama yeteneğidir. Kısacası Von Neumann mimarisi, bir bilgisayarın donanım, programlama ve verilerinin takip etmesi gereken genel bir çerçeveyi ifade eder..

Von Neumann mimarisi üç ayrı bileşenden oluşur: merkezi bir işlem birimi (CPU), bellek birimi ve giriş / çıkış (G / Ç) arabirimleri. CPU, üç ana bileşenden oluşan bilgisayar sisteminin kalbidir: Aritmetik ve Mantık Birimi (ALU), kontrol birimi (CU) ve kayıtlar.

ALU, veriler üzerindeki tüm aritmetik ve mantık işlemlerini yapmaktan sorumluyken, kontrol ünitesi donanıma kontrol sinyalleri vererek programlarda yürütülmesi gereken talimatların akış sırasını belirler..

Kayıtlar temel olarak yürütülmesi gereken talimatların adreslerini saklayan geçici depolama yerleridir. Bellek ünitesi, program verilerini ve talimatlarını saklamak için kullanılan ana bellek olan RAM'den oluşur. G / Ç arayüzleri, kullanıcıların depolama cihazları gibi dış dünyayla iletişim kurmasına olanak tanır.

Harvard Mimarlık Nedir?

Program verileri ve talimatları için fiziksel olarak ayrı depolama ve sinyal yollarına sahip bir bilgisayar mimarisidir. Hem bellekten talimatları almak hem de bilgisayarın bir bölümünden diğerine veri aktarmak için tek bir veri yolu kullanan Von Neumann mimarisinin aksine, Harvard mimarisi veri ve talimat için ayrı bellek alanına sahiptir.

Anılara erişim biçimleri dışında her iki kavram da benzerdir. Harvard mimarisinin arkasındaki fikir hafızayı biri veri için diğeri de programlar için olmak üzere iki parçaya bölmektir. Bu terimler, hem veri hem de aktarımların ve talimat getirmelerinin aynı anda yapılmasına izin verecek bir sistem kullanan orijinal Harvard Mark I röle tabanlı bilgisayarı temel aldı..

Gerçek dünya bilgisayar tasarımları aslında değiştirilmiş Harvard mimarisine dayanmaktadır ve mikrodenetleyicilerde ve DSP'de (Dijital Sinyal İşleme) yaygın olarak kullanılmaktadır..

Von Neumann ve Harvard Mimarlık arasındaki fark

Von Neumann ve Harvard Mimarisinin Temelleri

Von Neumann mimarisi, programların ve verilerin aynı bellekte depolandığı depolanmış program kavramına dayanan teorik bir bilgisayar tasarımıdır. Konsept, 1945 yılında bir matematikçi John Von Neumann tarafından tasarlandı ve şu anda neredeyse tüm modern bilgisayarların temeli olarak hizmet ediyor. Harvard mimarisi, veri ve talimatlar için ayrı otobüsler kullanan orijinal Harvard Mark I röle tabanlı bilgisayar modeline dayanıyordu..

Von Neumann ve Harvard Mimarisinin Bellek Sistemi

Von Neumann mimarisi, hem talimat getirme hem de veri aktarımı için kullanılan tek bir veri yoluna sahiptir ve aynı anda gerçekleştirilemedikleri için işlemler planlanmalıdır. Harvard mimarisi ise, sinyaller ve kod ve veri belleği için fiziksel olarak ayrı olan talimatlar ve veriler için ayrı bir bellek alanına sahiptir ve bu da her bir bellek sistemine aynı anda erişmeyi mümkün kılar.

Von Neumann ve Harvard Mimarisinin Öğretim Süreci

Von Neumann mimarisinde, işlem biriminin bir talimatı tamamlamak için iki saat döngüsüne ihtiyacı olacaktır. İşlemci, ilk döngüde talimatı bellekten alır ve kodunu çözer ve daha sonra veriler ikinci döngüde bellekten alınır. Harvard mimarisinde, uygun boru hattı stratejileri mevcutsa, işlem birimi bir devrede bir talimatı tamamlayabilir.

Von Neumann ve Harvard Mimarlık'ın Maliyeti

Talimatlar ve veriler Von Neumann mimarisinde aynı veri yolu sistemini kullandığından, kontrol ünitesinin tasarımını ve geliştirilmesini basitleştirir, bu da sonunda üretim maliyetini en aza indirir. Harvard mimarisinde kontrol ünitesinin geliştirilmesi, talimatlar ve veriler için iki otobüs kullanan karmaşık mimari nedeniyle öncekinden daha pahalıdır.

Von Neumann ve Harvard Mimarisinin Kullanımı

Von Neumann mimarisi temel olarak masaüstü bilgisayarlardan dizüstü bilgisayarlardan yüksek performanslı bilgisayarlara ve iş istasyonlarına kadar gördüğünüz her makinede kullanılır. Harvard mimarisi, öncelikle mikrodenetleyicilerde ve dijital sinyal işlemede (DSP) kullanılan oldukça yeni bir konsepttir..

Von Neumann vs Harvard Mimarlık: Karşılaştırma Çizelgesi

Von Neumann ve Harvard Mimarlık Özeti

Von Neumann mimarisi Harvard mimarisine benzer, ancak hem talimat getirme hem de veri aktarımı yapmak için tek bir veri yolu kullanır, bu yüzden işlemler programlanmalıdır. Harvard mimarisi ise veri ve talimatlar için iki ayrı bellek adresi kullanır, bu da her iki veriyoluna aynı anda veri beslemeyi mümkün kılar. Bununla birlikte, karmaşık mimari, kontrol ünitesinin geliştirme maliyetine, tek bir birleşik önbellek kullanan daha az karmaşık Von Neumann mimarisinin düşük geliştirme maliyetine karşı ekler.