Hva er Von Neumann-arkitekturen?

Von Neumann-arkitektur er en tidlig, innflytelsesrik type databehandling. Den består først og fremst av minnebrikker som er i stand til både å holde og behandle data. Hver brikke har muligheten til å utføre forskjellige oppgaver, avhengig av hvordan den påvirkes av operasjonen som er utført før den. I henhold til Von Neumann-arkitekturen ville hver datamaskin ha minne, mekanismer for utdata og inngang, en sentral kontroll, et sted for sentral aritmetikk og ekstern lagring.

Datamaskiner med Von Neumann-arkitektur er kjent som lagret program. Dette betyr at datamaskinen ikke trenger eksterne brytere eller andre påvirkninger for å kunne kjøre. Alle instruksjoner og data lagres i RAM (random access memory).

Von Neumann-arkitektur ble opprettet på midten av 1940-tallet av John von Neumann, en banebrytende dataforsker. Han ble født i 1903 og skrev også flere matematikkoppgaver med svært innflytelsesrike teorier som har vært i bruk i mange tiår. Han beskrev strukturen som er nødvendig for å lage en funksjonell datamaskin i et av disse papirene. Denne programmeringsstrukturen danner basen for en betydelig prosentandel av dagens databehandlingsarkitektur.

Før Von Neumann-arkitekturen var datamaskiner egentlig utformet i stedet for å bli programmert. Når en maskin var samlet, kunne den bare utføre en funksjon. For å endre hva datamaskinen gjorde, var det nødvendig å koble til, legge til komponenter eller på annen måte endre maskinens fysiske struktur.

Mens mange moderne datamaskiner fortsatt har en base i Von Neumann-arkitekturen, har noen programmerere begynt å forkaste konseptet for mer effektive modeller. Et fenomen kjent som Von Neumann flaskehals er et av de primære problemene med strukturen. Problemet med flaskehalsen er at operasjonene som behandler informasjon og data deler den samme bussen, som er transportmetoden for disse elementene. Dette påvirker systemets effektivitet og generelle evne.

I moderne tid har Von Neumann-arkitektur ofte blitt erstattet med Harvard-arkitektur. Det er også en lagret programtype arkitektur. Harvard-arkitektur administrerer lagring, data og instruksjoner på en lignende måte, men har flere ressurser for transport av informasjon. Strukturen har dedikerte databusser for transport av instruksjoner og minne, slik at flere funksjoner kan fungere samtidig. Mens Harvard-arkitekturen har vokst i popularitet, er det fortsatt noen som foretrekker den enklere Von Neumann-arkitekturen, noe som kan være et mer tilgjengelig format for å begynne dataprogrammerere spesielt.