Von Neumannova architektura
Von Neumannova architektura je v informatice označení pro jednoduché schéma programovatelného počítače, které používá jednu sběrnici, na kterou jsou připojeny všechny aktivní prvky (procesor, paměť, vstupy a výstupy).
Historie
Nejstarší výpočetní stroje měly programy pevně zabudované v hardwaru a jejich změna často znamenala úplnou změnu hardwaru stroje. Tento model používají některá jednodušší zařízení dodnes (například nejjednodušší kalkulačky), ale jejich počet stále klesá.
Tento přístup k počítačům změnily teprve objevy strojů s uloženým programem (například univerzální Turingův stroj).
Název von Neumannova architektura se vžil na základě přednášky maďarského-židovského matematika Jánose Lajose Neumanna žijícího ve Spojených státech, kde vystupoval pod poněmčeným jménem John von Neumann. Přednášku „First Draft of a Report on the EDVAC“ věnovanou právě návrhu počítacího stroje s uloženým programem přednesl v červnu roku 1945. Nicméně stejná koncepce se objevila v některých amerických patentech již od roku 1936.
Popis architektury
Von Neumannova architektura popisuje počítač se společnou pamětí pro instrukce i data. To znamená, že zpracování je sekvenční oproti například harvardské architektuře, která je typickým představitelem paralelního zpracování.
Procesor počítače se skládá z řídící a výkonné (aritmeticko-logické) jednotky. Řídící jednotka zpracovává jednotlivé instrukce uložené v paměti, přičemž jejich vlastní provádění nad daty má na starosti aritmeticko-logická jednotka. Vstup a výstup dat zajišťují vstupní a výstupní jednotky.
Omezení von Neumannovy architektury
Rychlost zpracování instrukcí dnešními procesory je výrazně vyšší než rychlost komunikace s pamětí. Komunikace s pamětí se tak stává nejslabším článkem řetězu ve von Neumannově architektuře. Tuto nevýhodu částečně řeší tzv. paměťové cache, což jsou rychlé mezipaměti, do kterých se potřebná data a instrukce z pomalejší hlavní paměti načítají dříve, než jsou při zpracování potřeba.
Pro velmi rychlé zpracování velkého toku dat se ale čím dál více používají počítače s paralelním zpracováním, tedy postavené na harvardské architektuře.
Související články
Externí odkazy
Obrázky, zvuky či videa k tématu Von Neumannova architektura na Wikimedia Commons - The von Neumann Computer Model (anglicky) - učebnice vysvětlující von Neumannovu architekturu
