Von Neumann je to arhitekturo objavil leta 1945. Ta zgradba temelji na ideji računalnika, pri katerem so v isti pomnilni enoti shranjeni tako podatki kot ukazi. Še danes večina računalnikov temelji na tem konceptu.
Funkcijske enote von Neumannove arhitekture so:
Kontrolno enoto in aritmetično logično enoto dopolnjuje še več delovnih registrov za hitro pomnenje podatkov. Vse to skupaj so sestavni deli procesorja računalnika, ki mu pravimo tudi centralna procesna enota. Med registri zanesljivo naletimo na programski števec (program counter, PC) in kakšen akumulator (tu označen z AC)
Centralna procesna enota e električno vezje, ki skrbi za
izvajanje ulazov računalniškega programa
Včasih ji pravimo tudi procesor ali mikroprocesor. Centrala
procesna vsebuje ALE, krmilno enoto in razne registre.
Registri so zelo hitra pomnilna področja v CPE. Vse podatke, ki
jih želimo obdelati, moramo najprej shraniti v registre. Primeri
takih registrov so:
| MAR | Memory Address Register | Pomni naslov v pomnilniku, kjer leži podatek, do katerega dostopamo |
|---|---|---|
| MDR | Memory Data Register | Pomni podatke, ki so bili prenešeni iz pomnilnika in so
nato spet prenešeni v pomnilnik. |
| AC | Accumulator | V akumulatorju se shranijo vmesni rezultati aritmetičnih oziroma logičnih operacij |
| PC | Program Counter | Programski števec vsebuje naslov naslednjega ukaza, ki bo izvajan |
| CIR | Current Instruction Register | Hrani trenutno izvajani ukaz |
Aritmetično-logična enota sešteva, odšteva itd ali izvaja logične operacije (AND, OR, NOT itd.) nad podatki, prenešenimi v registre.
Krmilna enota nadzoruje operacije računalnikove ALE, pomnilnika in vhodno izhodnih naprav, tako da jim pove, kako naj reagirajo na programske ukaze.Krmilna enota tudi nudi časovne in krmilne signale, ki jih pričakujejo drugeb komponente računalnika.
Vodilo (bus) povezuje vse glavne notranje komponente računalnika in pomnilnik in omogoča prenos podatkov od enega dela računalnika k drugemu. V računalniku imamo več vodil.
Tipično vodilo je sestavljeno iz podatkovnega, naslovnega in
krmilnega vodila:
| Naslovno vodilo (Address Bus) | prenaša naslove (in ne podatke) med procesorjem in pomnilnikom |
|---|---|
| Podatkovno vodilo (Data Bus) | prenaša podatke med procesorjem in pomnilnikom ter do vhodno izhodnih naprav |
| Krmilno vodilo (Control Bus) | prenaša signale od CPE (in statusne signale od drugih naprav) za kontrolo in koordinacijo vseh aktivnosti računalnika |
Pomnilniku pravimo tudi primarni pomnilnik in je tipično
narejen kot RAM (Random access memory). CPE hitro dostopa
do tega primarnega pomnilnika. Primarni pomnilnik malo spominja
na tabelo z veliko vrsticami. Sestavljajo ga lokacije. Vsaka od
teh je identificirana z naslovom. V njej se nahaja v binarno
obliki neka vsebino (ki je običajno podatek ali ukaz)
Na tak računalnik je običajno navezan sekundarni, permanentni pomnilnik (tipično disk). Ta običajno (v obliki datotek) stalno pomni naše podatke in programe. Zaradi hitrejšega dostopa pa se ti programi in podatki prepišejo v hitri, primarni pomnilnik.
V tej luči je sekundarni pomnilnik (disk) v bistvu periferna,
vhodno izhodna enota računalnika.
|
Delovanje Von Neumannovega modela lepo prikazuje znan, zelo poenostavljen, didaktični model računalnika, znan kot "Računalnik z malim možičkom" (Little man computer, LMC). Mali možicelj v računalniku po vrsti bere ukaze iz pomnilnika in opravlja zahtevane operacije. Tak model najdemo na naslednji povezavi:
Računalnik z malim možičkom.
|