Skillnad mellan Von Neumann och Harvard Architecture

Det finns två typer av digitala datorarkitekturer som beskriver funktionaliteten och implementeringen av datorsystem. En är Von Neumann-arkitekturen som designades av den välkända fysikern och matematikern John Von Neumann i slutet av 1940-talet, och den andra är Harvard-arkitekturen som grundades på den ursprungliga Harvard Mark I-reläbaserade datorn som använde separata minnessystem för att lagra data och instruktioner.

Den ursprungliga Harvard-arkitekturen brukade lagra instruktioner på stansband och data i elektromekaniska räknare. Von Neumann-arkitekturen utgör grunden för modern databehandling och är lättare att genomföra. Denna artikel tittar på de två datorarkitekturerna individuellt och förklarar skillnaden mellan de två.

Vad är Von Neumann Architecture?

Det är en teoretisk design baserad på begreppet lagrade programdatorer där programdata och instruktionsdata lagras i samma minne.

Arkitekturen var designad av den berömda matematikern och fysikern John Von Neumann år 1945. Fram till Von Neumann-konceptet för datorteknik var datorer konstruerade för ett enda förutbestämt syfte som skulle sakna sofistikering på grund av manuell omkoppling av kretslopp.

Tanken bakom Von Neumann-arkitekturerna är möjligheten att lagra instruktioner i minnet tillsammans med de uppgifter som instruktionerna används för. Kort sagt, Von Neumann-arkitekturen hänvisar till en allmän ram som en dators hårdvara, programmering och data ska följa.

Von Neumann-arkitekturen består av tre distinkta komponenter: en central processor (CPU), minnesenhet och ingång / utgång (I / O) gränssnitt. CPU: n är hjärtat i datorsystemet som består av tre huvudkomponenter: den aritmetiska och logiska enheten (ALU), styrenheten (CU) och registren.

ALU är ansvarig för att utföra alla aritmetiska och logiska operationer på data, medan styrenheten bestämmer flödesordningen för instruktioner som måste utföras i program genom att utfärda styrsignaler till hårdvaran.

Registren är i grunden tillfälliga lagringsplatser som lagrar adresser till instruktionerna som måste utföras. Minnesenheten består av RAM, vilket är huvudminnet som används för att lagra programdata och instruktioner. I / O-gränssnitten tillåter användarna att kommunicera med omvärlden, t.ex. lagringsenheter.

Vad är Harvard Architecture?

Det är en datorarkitektur med fysiskt separata lagrings- och signalvägar för programdata och instruktioner. Till skillnad från Von Neumann-arkitekturen som använder en enda buss för att både hämta instruktioner från minnet och överföra data från en del av en dator till en annan, har Harvard-arkitekturen separat minnesutrymme för data och instruktioner.

Båda begreppen är likartade förutom hur de kommer åt minnen. Tanken bakom Harvards arkitektur är att dela upp minnet i två delar - en för data och en annan för program. Villkoren var baserade på den ursprungliga Harvard Mark I-reläbaserade datorn som använde ett system som skulle möjliggöra både data och överföringar och instruktionshämtningar som skulle utföras samtidigt.

Den verkliga världens datorteknik bygger faktiskt på modifierad Harvard-arkitektur och används vanligtvis i mikrokontroller och DSP (Digital Signal Processing).

Skillnad mellan Von Neumann och Harvard Architecture

Grunderna i Von Neumann och Harvard Architecture

Von Neumann-arkitekturen är en teoretisk datordesign baserad på begreppet lagrat program där program och data lagras i samma minne. Konceptet ritades av en matematiker John Von Neumann 1945 och som idag fungerar som grunden för nästan alla moderna datorer. Harvard-arkitekturen baserades på den ursprungliga Harvard Mark I-reläbaserade datormodellen som använde separata bussar för data och instruktioner.

Memory System of Von Neumann och Harvard Architecture

Von Neumann-arkitekturen har bara en buss som används för både instruktionshämtningar och dataöverföringar, och operationerna måste schemaläggas eftersom de inte kan utföras samtidigt. Harvard-arkitekturen har å andra sidan separat minnesutrymme för instruktioner och data, vilka fysiskt separerar signaler och lagring för kod- och datalager, vilket i sin tur gör det möjligt att komma åt var och en av minnessystemet samtidigt.

Instruktion Behandling av Von Neumann och Harvard Arkitektur

I Von Neumann-arkitekturen skulle processenheten behöva två klockcykler för att slutföra en instruktion. Processorn hämtar instruktionen från minnet i första cykeln och avkodar den, och sedan tas data från minnet i andra cykeln. I Harvard-arkitekturen kan bearbetningsenheten slutföra en instruktion i en cykel om lämpliga pipeliningstrategier finns på plats.

Kostnad för Von Neumann och Harvard Arkitektur

Eftersom instruktioner och data använder samma bussystem i Von Neumann-arkitekturen, förenklar det designen och utvecklingen av styrenheten, vilket så småningom sänker produktionskostnaden till minimal. Utveckling av kontrollenhet i Harvard-arkitekturen är dyrare än den tidigare på grund av den komplexa arkitekturen som använder två bussar för instruktioner och data.

Användning av Von Neumann och Harvard Architecture

Von Neumann-arkitekturen används huvudsakligen i alla maskiner du ser från stationära datorer och bärbara datorer till högpresterande datorer och arbetsstationer. Harvard arkitektur är ett ganska nytt koncept som används främst i mikrokontroller och digital signalbehandling (DSP).

Von Neumann vs Harvard Arkitektur: Jämförelse Diagram

Sammanfattning av Von Neumann vs. Harvard Architecture

Von Neumann-arkitekturen liknar Harvard-arkitekturen, förutom att den använder en enda buss för att utföra både instruktionshämtningar och dataöverföringar, så operationerna måste schemaläggas. Harvard-arkitekturen använder å andra sidan två separata minnesadresser för data och instruktioner, vilket gör det möjligt att mata data till båda bussarna samtidigt. Den komplexa arkitekturen kompletterar emellertid endast styrningskostnadens utvecklingskostnad mot den lägre utvecklingskostnaden för den mindre komplexa Von Neumann-arkitekturen som använder en enda enhetlig cache.