Фон-Нойман предлага своя дизайн на компютърна архитектура през 1945 г., който по-късно е известен като Von-Neumann Architecture. Състои се от контролно устройство, аритметична и логическа памет (ALU), регистри и входове/изходи.
Архитектурата на фон Нойман се основава на концепцията за компютър със съхранена програма, където данните за инструкции и данните за програмата се съхраняват в една и съща памет. Този дизайн все още се използва в повечето произведени днес компютри.
Базиран на фон Нойман компютър:
- Използва един процесор
- Използва една памет както за инструкции, така и за данни.
- Изпълнява програми след цикъла fetch-decode-execute
Компоненти на модела на фон-Нойман:
- Централен процесор
- Автобуси
- Единица памет
Централен процесор
Частта от компютъра, която изпълнява по-голямата част от операциите по обработка на данни, се нарича централен процесор и се нарича CPU.
Централният процесор може да се определи и като електрическа верига, отговорна за изпълнението на инструкциите на компютърна програма.
Централният процесор изпълнява различни функции, продиктувани от типа инструкции, които са включени в компютъра.
Основните компоненти на процесора са аритметично и логическо устройство (ALU), управляващо устройство (CU) и различни регистри.
c# превключвател
Аритметично и логическо устройство (ALU)
Аритметичното и логическо устройство (ALU) изпълнява необходимите микрооперации за изпълнение на инструкциите. С прости думи, ALU позволява извършването на аритметични (събиране, изваждане и т.н.) и логически (И, ИЛИ, НЕ и т.н.) операции.
Контролен блок
Контролният блок на компютърна система контролира операциите на компоненти като ALU, памет и входно/изходни устройства.
Контролният модул се състои от програмен брояч, който съдържа адреса на инструкциите, които трябва да бъдат извлечени, и регистър на инструкциите, в който инструкциите се извличат от паметта за изпълнение.
Регистри
Регистрите се отнасят за високоскоростни зони за съхранение в процесора. Данните, обработвани от процесора, се извличат от регистрите.
Следва списък с регистри, които играят решаваща роля при обработката на данни.
| Регистри | Описание |
|---|---|
| MAR (адресен регистър на паметта) | Този регистър съдържа местоположението на паметта на данните, които трябва да бъдат достъпни. |
| MDR (Регистър на данни от паметта) | Този регистър съдържа данните, които се прехвърлят към или от паметта. |
| AC (акумулатор) | Този регистър съдържа междинните аритметични и логически резултати. |
| PC (програмен брояч) | Този регистър съдържа адреса на следващата инструкция, която трябва да бъде изпълнена. |
| CIR (Текущ регистър на инструкциите) | Този регистър съдържа текущата инструкция по време на обработката. |
Автобуси
Шините са средството, чрез което информацията се споделя между регистрите в конфигурационна система с множество регистри.
Структурата на шината се състои от набор от общи линии, по една за всеки бит от регистър, през които двоичната информация се прехвърля една по една. Контролните сигнали определят кой регистър се избира от шината по време на всяко прехвърляне на конкретен регистър.
python сортиран кортеж
Архитектурата на Von-Neumann се състои от три основни шинни системи за пренос на данни.
| автобус | Описание |
|---|---|
| Адресна шина | Адресната шина пренася адреса на данните (но не и данните) между процесора и паметта. |
| Шина за данни | Шината за данни пренася данни между процесора, паметта и входно/изходните устройства. |
| Контролна шина | Контролната шина пренася сигнали/команди от процесора. |
Единица памет
Единицата памет е съвкупност от клетки за съхранение заедно със свързани вериги, необходими за прехвърляне на информация в и извън паметта. Паметта съхранява двоична информация в групи от битове, наречени думи. Вътрешната структура на паметта се определя от броя на думите, които съдържа, и броя на битовете във всяка дума.
В компютърните системи се използват два основни типа памети:
- RAM (памет с произволен достъп)
- ROM (памет само за четене)