Wat is de Von Neumann-architectuur?

Von Neumann-architectuur is een vroeg, invloedrijk type computerstructuur. Het bestaat voornamelijk uit geheugenchips die gegevens kunnen opslaan en verwerken. Elke chip heeft de mogelijkheid om verschillende taken uit te voeren, afhankelijk van hoe het wordt beïnvloed door de eerder uitgevoerde bewerking. Volgens de Von Neumann-architectuur zou elke computer geheugen, mechanismen voor uitvoer en invoer, een centrale besturing, een plaats voor centrale rekenkunde en externe opslag hebben.

Computers met Von Neumann-architectuur staan ​​bekend als opgeslagen-programma. Dit betekent dat de computer geen externe schakelaars of andere invloeden nodig heeft om te kunnen werken. Alle instructies en gegevens worden opgeslagen in RAM (Random Access Memory).

Von Neumann-architectuur werd midden jaren veertig gemaakt door John von Neumann, een baanbrekende informatica-wetenschapper. Geboren in 1903, schreef hij ook verschillende wiskundepapers met zeer invloedrijke theorieën die al tientallen jaren in gebruik zijn. Hij beschreef de structuur die nodig is voor het maken van een functionele computer in een van deze artikelen. Deze programmeerstructuur vormt de basis voor een aanzienlijk percentage van de huidige computerarchitectuur.

Vóór de Von Neumann-architectuur waren computers in wezen ontworpen in plaats van geprogrammeerd. Nadat een machine was geassembleerd, kon deze slechts één functie uitvoeren. Om te veranderen wat de computer deed, was het nodig om opnieuw te bedraden, componenten toe te voegen of op een andere manier de fysieke structuur van de machine te wijzigen.

Hoewel veel moderne computers nog steeds een basis hebben in de Von Neumann-architectuur, zijn sommige programmeurs begonnen het concept te negeren voor efficiëntere modellen. Een fenomeen dat bekend staat als het Von Neumann-knelpunt is een van de belangrijkste problemen met de structuur. Het probleem met het knelpunt is dat de bewerkingen die informatie en gegevens verwerken dezelfde bus delen, wat de transportmethode is voor deze elementen. Dit heeft invloed op de efficiëntie en het algehele vermogen van het systeem.

In de moderne tijd is Von Neumann-architectuur vaak vervangen door Harvard-architectuur. Het is ook een architectuur met opgeslagen programmatypen. Harvard-architectuur beheert opslag, gegevens en instructies op een vergelijkbare manier, maar heeft meer bronnen voor het transport van informatie. De structuur heeft speciale gegevensbussen voor het transport van instructies en geheugen, zodat meer functies tegelijkertijd kunnen werken. Hoewel de Harvard-architectuur steeds populairder is geworden, zijn er nog steeds mensen die de voorkeur geven aan de eenvoudigere Von Neumann-architectuur, die met name voor beginnende computerprogrammeurs een toegankelijker formaat kan zijn.