Von Neumann at Harvard Architecture

Mayroong dalawang uri ng mga arkitekturang digital na computer na naglalarawan sa pag-andar at pagpapatupad ng mga sistema ng computer. Ang isa ay ang arkitektura ng Von Neumann na idinisenyo ng kilalang physicist at dalub-agbilang si John Von Neumann noong huling bahagi ng 1940s, at ang isa pa ay ang Harvard architecture na batay sa orihinal na Harvard Mark I relay-based na computer na nagtatrabaho ng magkahiwalay na sistema ng memorya mag-imbak ng data at mga tagubilin.

Ang orihinal na arkitektong Harvard na ginamit upang mag-imbak ng mga tagubilin sa punched tape at data sa mga electro-mechanical counters. Ang arkitektura ng Von Neumann ay bumubuo sa batayan ng modernong computing at mas madaling ipatupad. Tinitingnan ng artikulong ito ang dalawang arkitektura ng dalawang computer nang isa-isa at ipinaliliwanag ang pagkakaiba ng dalawa.

Ano ang Arkitektura ng Von Neumann?

Ito ay isang teoretikal na disenyo batay sa konsepto ng mga naka-imbak na programa kung saan ang data ng programa at data ng pagtuturo ay nakaimbak sa parehong memorya.

Ang arkitektura ay idinisenyo ng bantog na dalub-agbilang at physicist na si John Von Neumann noong 1945. Hanggang sa konsepto ng computer na Von Neumann, ang mga computing machine ay dinisenyo para sa isang solong predetermined layunin na kakulangan sa pagiging sopistikado dahil sa manu-manong pag-rewire ng circuitry.

Ang ideya sa likod ng mga arkitekturang Von Neumann ay ang kakayahang mag-imbak ng mga tagubilin sa memorya kasama ang data kung saan ang mga tagubilin ay gumana. Sa maikli, ang Von Neumann architecture ay tumutukoy sa isang pangkalahatang balangkas na dapat sundin ng hardware, programming, at data ng computer.

Ang arkitektura ng Von Neumann ay binubuo ng tatlong magkakaibang sangkap: isang central processing unit (CPU), memory unit, at input / output (I / O) interface. Ang CPU ay ang puso ng sistema ng computer na binubuo ng tatlong pangunahing bahagi: ang Aritmetika at Logic Unit (ALU), ang control unit (CU), at nagrerehistro.

Ang ALU ay may pananagutan sa pagsasakatuparan ng lahat ng operasyon ng aritmetika at lohika sa data, samantalang ang control unit ay tumutukoy sa pagkakasunud-sunod ng daloy ng mga tagubilin na kailangang isagawa sa mga programa sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga signal ng kontrol sa hardware.

Ang mga nagrerehistro ay karaniwang pansamantalang mga lokasyon ng imbakan na nagtatabi ng mga address ng mga tagubilin na kailangang isagawa. Ang yunit ng memorya ay binubuo ng RAM, na siyang pangunahing memorya na ginagamit upang mag-imbak ng data ng programa at mga tagubilin. Ang I / O interface ay nagpapahintulot sa mga gumagamit na makipag-usap sa labas ng mundo tulad ng mga aparato sa imbakan.

Ano ang Harvard Architecture?

Ito ay isang computer architecture na may pisikal na hiwalay na imbakan at mga pathway ng signal para sa data ng programa at mga tagubilin. Hindi tulad ng arkitektura ng Von Neumann na gumagamit ng isang bus sa parehong pagkuha ng mga tagubilin mula sa memorya at paglipat ng data mula sa isang bahagi ng isang computer papunta sa isa pa, ang Harvard architecture ay may hiwalay na memory space para sa data at pagtuturo.

Ang parehong mga konsepto ay katulad maliban sa paraan ng pag-access nila ng mga alaala. Ang ideya sa likod ng Harvard architecture ay ang hatiin ang memorya sa dalawang bahagi - isa para sa data at isa pa para sa mga programa. Ang mga tuntunin ay batay sa orihinal na Harvard Mark I relay based na computer na nagtatrabaho sa isang sistema na magpapahintulot sa parehong data at mga paglilipat at pagtuturo ay kinukuha upang maisagawa sa parehong oras.

Ang tunay na mga disenyo ng computer sa mundo ay aktwal na batay sa binagong arkitektong Harvard at kadalasang ginagamit sa microcontrollers at DSP (Digital Signal Processing).

Pagkakaiba sa pagitan ng Von Neumann at Harvard Architecture

Mga Pangunahing Kaalaman ng Von Neumann at Harvard Architecture

Ang arkitektura ng Von Neumann ay isang teoretikal na disenyo ng computer batay sa konsepto ng nakaimbak na programa kung saan ang mga programa at data ay nakaimbak sa parehong memorya. Ang konsepto ay idinisenyo ng isang dalub-agbilang si John Von Neumann noong 1945 at ngayon ay nagsisilbing batayan ng halos lahat ng modernong mga computer. Ang Harvard architecture ay batay sa orihinal na Harvard Mark I relay-based computer na modelo na nagtatrabaho ng magkahiwalay na mga bus para sa data at mga tagubilin.

Memory System ng Von Neumann at Harvard Architecture

Ang arkitektura ng Von Neumann ay may isang bus lamang na ginagamit para sa parehong pagtutuos ng pagtuturo at paglilipat ng data, at ang mga operasyon ay dapat na naka-iskedyul dahil hindi ito maaaring maisagawa nang sabay. Ang Harvard architecture, sa kabilang dako, ay may hiwalay na memory space para sa mga tagubilin at data, na pisikal na naghiwalay ng mga signal at imbakan para sa code at memorya ng data, na kung saan ay ginagawang posible na ma-access ang bawat isa sa memory system nang sabay-sabay.

Pagtuturo ng Pagtuturo ng Von Neumann at Harvard Architecture

Sa arkitektong Von Neumann, ang yunit sa pagpoproseso ay kailangan ng dalawang cycle ng orasan upang makumpleto ang isang pagtuturo. Kinukuha ng processor ang pagtuturo mula sa memorya sa unang ikot ng panahon at i-decode ito, at pagkatapos ay ang data ay kinuha mula sa memorya sa ikalawang ikot. Sa arkitektong Harvard, ang yunit sa pagpoproseso ay maaaring makumpleto ang isang pagtuturo sa isang ikot kung ang naaangkop na mga diskarte sa pipelining ay nasa lugar.

Gastos ng Von Neumann at Harvard Architecture

Tulad ng mga tagubilin at data na gumagamit ng parehong sistema ng bus sa arkitektura ng Von Neumann, pinapasimple nito ang disenyo at pag-unlad ng yunit ng kontrol, na sa kalaunan ay nagdudulot ng mababang gastos sa produksyon. Ang pag-unlad ng control unit sa Harvard architecture ay mas mahal kaysa sa dating dahil sa komplikadong arkitektura na gumagamit ng dalawang bus para sa mga tagubilin at data.

Paggamit ng Von Neumann at Harvard Architecture

Ang arkitektura ng Von Neumann ay higit sa lahat na ginagamit sa bawat makina na nakikita mo mula sa mga desktop computer at notebook sa mga mataas na pagganap ng mga computer at workstation. Harvard architecture ay isang medyo bagong konsepto na ginagamit lalo na sa microcontrollers at digital signal processing (DSP).

Von Neumann vs. Harvard Architecture: Tsart ng Paghahambing

Buod ng Von Neumann kumpara sa Harvard Architecture

Ang arkitektura ng Von Neumann ay katulad ng arkitektura ng Harvard maliban kung gumagamit ito ng isang bus upang maisagawa ang parehong pagtutuos ng pagtuturo at paglilipat ng data, kaya dapat na naka-iskedyul ang mga operasyon. Ang Harvard architecture, sa kabilang banda, ay gumagamit ng dalawang hiwalay na mga address ng memorya para sa data at mga tagubilin, na ginagawang posible sa feed data sa parehong mga busses sa parehong oras. Gayunpaman, ang kumplikadong arkitektura ay nagdaragdag lamang sa gastos sa pag-unlad ng yunit ng kontrol laban sa mas mababang gastos sa pag-unlad ng mas kumplikadong arkitektura ng Von Neumann na naghahatid ng nag-iisang cache.