フォンノイマンアーキテクチャとは

フォンノイマンアーキテクチャは、初期の影響力のあるタイプのコンピューティング構造です。 主に、データの保持と処理の両方が可能なメモリチップで構成されています。 各チップには、その前に実行された操作による影響に応じて、異なるタスクを実行する機能があります。 フォンノイマンアーキテクチャごとに、各コンピューターにはメモリ、出力と入力のメカニズム、中央制御、中央演算の場所、および外部ストレージがあります。

フォンノイマンアーキテクチャのコンピューターは、ストアドプログラムとして知られています。 これは、コンピューターを実行するために外部スイッチやその他の影響を必要としないことを意味します。 すべての命令とデータは、ランダムアクセスメモリ（RAM）に保存されます。

フォンノイマンアーキテクチャは、1940年代半ばに、先駆的なコンピュータ科学者であるジョンフォンノイマンによって作成されました。 1903年生まれの彼は、何十年もの間使用されてきた非常に影響力のある理論を持つ数学論文もいくつか執筆しました。 彼は、これらの論文の1つで、機能的なコンピューターを作成するために必要な構造について説明しました。 このプログラミング構造は、現在のコンピューティングアーキテクチャのかなりの割合の基盤となります。

フォンノイマンアーキテクチャの前は、コンピューターはプログラムされるのではなく、本質的に設計されていました。 マシンが組み立てられると、1つの機能しか実行できませんでした。 コンピューターの動作を変更するには、再配線、コンポーネントの追加、またはマシンの物理構造の変更が必要でした。

現代の多くのコンピューターは、フォンノイマンアーキテクチャの基盤を持ち続けていますが、一部のプログラマーは、より効率的なモデルのためにこの概念を捨て始めています。 フォンノイマンボトルネックとして知られる現象は、構造の主要な問題の1つです。 ボトルネックの問題は、情報とデータを処理する操作が同じバスを共有することです。これは、これらの要素の輸送方法です。 これは、システムの効率と全体的な能力に影響します。

現代では、フォンノイマンアーキテクチャがハーバードアーキテクチャに置き換えられることがよくあります。 また、ストアドプログラムタイプのアーキテクチャでもあります。 ハーバードアーキテクチャは、ストレージ、データ、および命令を同様の方法で管理しますが、情報を転送するためのリソースが多くあります。 この構造には、命令とメモリを転送するための専用のデータバスがあり、より多くの機能を同時に動作させることができます。 ハーバードアーキテクチャの人気は高まっていますが、特に初心者のコンピュータープログラマーにとってよりアクセスしやすい形式である、よりシンプルなフォンノイマンアーキテクチャを好む人もいます。