Perbedaan antara von Neumann dan arsitektur Harvard

Ada dua jenis arsitektur komputer digital yang menggambarkan fungsionalitas dan implementasi sistem komputer. Salah satunya adalah arsitektur Von Neumann yang dirancang oleh ahli fisika dan ahli matematika terkenal John von Neumann pada akhir 1940-an, dan yang lainnya adalah arsitektur Harvard yang didasarkan pada komputer berbasis relai Harvard Mark I yang asli yang menggunakan sistem memori terpisah Simpan data dan instruksi.

Arsitektur Harvard asli yang digunakan untuk menyimpan instruksi pada pita dan data yang dipukul di penghitung elektro-mekanis. Arsitektur Von Neumann membentuk dasar dari komputasi modern dan lebih mudah diimplementasikan. Artikel ini melihat dua arsitektur komputer secara individual dan menjelaskan perbedaan antara keduanya.

Apa itu arsitektur von neumann?

Ini adalah desain teoritis berdasarkan konsep komputer yang tersimpan di mana data program dan data instruksi disimpan dalam memori yang sama.

Arsitektur ini dirancang oleh ahli matematika dan ahli fisika terkenal John Von Neumann pada tahun 1945. Sampai konsep von Neumann tentang desain komputer, mesin komputasi dirancang untuk tujuan yang telah ditentukan sebelumnya yang akan kurang kecanggihan karena rewiring sirkuit manual.

Gagasan di balik arsitektur von neumann adalah kemampuan untuk menyimpan instruksi dalam memori bersama dengan data di mana instruksi beroperasi. Singkatnya, arsitektur von neumann mengacu pada kerangka kerja umum bahwa perangkat keras, pemrograman, dan data komputer harus mengikuti.

Arsitektur Von Neumann terdiri dari tiga komponen yang berbeda: unit pemrosesan pusat (CPU), unit memori, dan antarmuka input/output (I/O). CPU adalah jantung dari sistem komputer yang terdiri dari tiga komponen utama: unit aritmatika dan logika (ALU), unit kontrol (CU), dan register.

ALU bertanggung jawab untuk melaksanakan semua operasi aritmatika dan logika pada data, sedangkan unit kontrol menentukan urutan aliran instruksi yang perlu dieksekusi dalam program dengan mengeluarkan sinyal kontrol ke perangkat keras.

Register pada dasarnya adalah lokasi penyimpanan sementara yang menyimpan alamat instruksi yang perlu dieksekusi. Unit memori terdiri dari RAM, yang merupakan memori utama yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi program. Antarmuka I/O memungkinkan pengguna berkomunikasi dengan dunia luar seperti perangkat penyimpanan.

Apa itu arsitektur Harvard?

Ini adalah arsitektur komputer dengan jalur penyimpanan dan sinyal yang terpisah secara fisik untuk data dan instruksi program. Tidak seperti arsitektur von neumann yang menggunakan bus tunggal untuk mengambil instruksi dari memori dan mentransfer data dari satu bagian komputer ke komputer lain, arsitektur Harvard memiliki ruang memori yang terpisah untuk data dan instruksi.

Kedua konsepnya serupa kecuali cara mereka mengakses kenangan. Gagasan di balik arsitektur Harvard adalah untuk membagi memori menjadi dua bagian - satu untuk data dan satu lagi untuk program. Istilah ini didasarkan pada komputer berbasis relai Harvard Mark I asli yang menggunakan sistem yang akan memungkinkan data dan transfer dan pengajaran pengambilan untuk dilakukan pada saat yang sama.

Desain komputer dunia nyata sebenarnya didasarkan pada arsitektur Harvard yang dimodifikasi dan biasanya digunakan dalam mikrokontroler dan DSP (pemrosesan sinyal digital).

Perbedaan antara von Neumann dan arsitektur Harvard

Dasar -dasar Arsitektur Von Neumann dan Harvard

Arsitektur Von Neumann adalah desain komputer teoretis berdasarkan konsep program tersimpan di mana program dan data disimpan dalam memori yang sama. Konsep ini dirancang oleh ahli matematika John von Neumann pada tahun 1945 dan yang saat ini berfungsi sebagai dasar dari hampir semua komputer modern. Arsitektur Harvard didasarkan pada model komputer Harvard Mark I yang asli yang menggunakan bus terpisah untuk data dan instruksi.

Sistem Memori Arsitektur Von Neumann dan Harvard

Arsitektur Von Neumann hanya memiliki satu bus yang digunakan untuk pengambilan instruksi dan transfer data, dan operasi harus dijadwalkan karena tidak dapat dilakukan pada saat yang sama. Arsitektur Harvard, di sisi lain, memiliki ruang memori terpisah untuk instruksi dan data, yang secara fisik memisahkan sinyal dan penyimpanan untuk memori kode dan data, yang pada gilirannya memungkinkan untuk mengakses masing -masing sistem memori secara bersamaan.

Pemrosesan Instruksi Arsitektur Von Neumann dan Harvard

Dalam arsitektur von neumann, unit pemrosesan akan membutuhkan dua siklus clock untuk menyelesaikan instruksi. Prosesor mengambil instruksi dari memori dalam siklus pertama dan memecahkan kode, dan kemudian data diambil dari memori dalam siklus kedua. Dalam arsitektur Harvard, unit pemrosesan dapat menyelesaikan instruksi dalam satu siklus jika strategi perpipaan yang tepat ada.

Biaya Arsitektur Von Neumann dan Harvard

Sebagai instruksi dan data menggunakan sistem bus yang sama dalam arsitektur von neumann, ini menyederhanakan desain dan pengembangan unit kontrol, yang akhirnya menurunkan biaya produksi menjadi minimal. Pengembangan unit kontrol dalam arsitektur Harvard lebih mahal daripada yang pertama karena arsitektur kompleks yang mempekerjakan dua bus untuk instruksi dan data.

Penggunaan Arsitektur Von Neumann dan Harvard

Von Neumann Architecture terutama digunakan di setiap mesin yang Anda lihat dari komputer desktop dan buku catatan ke komputer dan workstation berkinerja tinggi. Harvard Architecture adalah konsep yang cukup baru yang digunakan terutama dalam mikrokontroler dan pemrosesan sinyal digital (DSP).

Von Neumann vs. Arsitektur Harvard: Bagan Perbandingan

Ringkasan von Neumann vs. Arsitektur Harvard

Arsitektur von Neumann mirip dengan arsitektur Harvard kecuali menggunakan bus tunggal untuk melakukan pengambilan instruksi dan transfer data, sehingga operasi harus dijadwalkan. Arsitektur Harvard, di sisi lain, menggunakan dua alamat memori terpisah untuk data dan instruksi, yang memungkinkan untuk memasukkan data ke kedua bus pada saat yang sama. Namun, arsitektur yang kompleks hanya menambah biaya pengembangan unit kontrol terhadap biaya pengembangan yang lebih rendah dari arsitektur von Neumann yang kurang kompleks yang menggunakan cache terpadu tunggal.