Différence entre Von Neumann et Harvard Architecture

Il existe deux types d'architectures informatiques numériques qui décrivent la fonctionnalité et la mise en œuvre des systèmes informatiques. L'un est l'architecture von Neumann conçue par le célèbre physicien et mathématicien John von Neumann à la fin des années 40, et l'autre est l'architecture de Harvard qui était basée sur l'ordinateur d'origine sur le relais Harvard Mark I qui utilisait des systèmes de mémoire séparés à des systèmes de mémoire séparés à Stocker les données et les instructions.

L'architecture de Harvard originale utilisée pour stocker des instructions sur le ruban et les données perforées dans les compteurs électro-mécaniques. L'architecture von Neumann constitue la base de l'informatique moderne et est plus facile à mettre en œuvre. Cet article examine les deux architectures informatiques individuellement et explique la différence entre les deux.

Qu'est-ce que l'architecture von Neumann?

Il s'agit d'une conception théorique basée sur le concept d'ordinateurs de programme stocké où les données du programme et les données d'instruction sont stockées dans la même mémoire.

L'architecture a été conçue par le célèbre mathématicien et physicien John von Neumann en 1945. Jusqu'à ce que le concept von Neumann de conception d'ordinateurs, les machines informatiques n'étaient conçus dans un seul objectif prédéterminé qui manquerait de sophistication en raison du recâblage manuel des circuits.

L'idée derrière les architectures von Neumann est la possibilité de stocker des instructions dans la mémoire ainsi que les données sur lesquelles les instructions fonctionnent. En bref, l'architecture von Neumann fait référence à un cadre général que le matériel, la programmation et les données d'un ordinateur devraient suivre.

L'architecture von Neumann se compose de trois composants distincts: une unité de traitement centrale (CPU), une unité de mémoire et des interfaces d'entrée / sortie (E / S). Le CPU est le cœur du système informatique qui se compose de trois composants principaux: l'unité arithmétique et logique (ALU), l'unité de contrôle (CU) et les registres.

L'ALU est responsable de la réalisation de toutes les opérations arithmétiques et logiques sur les données, tandis que l'unité de contrôle détermine l'ordre de flux d'instructions qui doivent être exécutées dans des programmes en émettant des signaux de contrôle au matériel.

Les registres sont essentiellement des emplacements de stockage temporaires qui stockent les adresses des instructions qui doivent être exécutées. L'unité de mémoire est composée de RAM, qui est la mémoire principale utilisée pour stocker les données et les instructions du programme. Les interfaces d'E / S permettent aux utilisateurs de communiquer avec le monde extérieur tel que les périphériques de stockage.

Qu'est-ce que l'architecture Harvard?

Il s'agit d'une architecture informatique avec des voies de stockage et de signal physiquement séparées pour les données du programme et les instructions. Contrairement à l'architecture de von Neumann qui utilise un seul bus pour récupérer les instructions à partir de la mémoire et transférer les données d'une partie d'un ordinateur à un autre, Harvard Architecture a un espace mémoire séparé pour les données et l'instruction.

Les deux concepts sont similaires, sauf la façon dont ils accédaient aux souvenirs. L'idée derrière l'architecture de Harvard est de diviser la mémoire en deux parties - une pour les données et une autre pour les programmes. Les termes étaient basés sur l'ordinateur d'origine sur le relais de Harvard Mark I qui employait un système qui permettrait à la fois les données et les transferts et les récupérations d'instructions à effectuer en même temps.

Les conceptions informatiques du monde réel sont en fait basées sur l'architecture de Harvard modifiée et sont couramment utilisées dans les microcontrôleurs et DSP (traitement du signal numérique).

Différence entre Von Neumann et Harvard Architecture

Bases de Von Neumann et Harvard Architecture

L'architecture von Neumann est une conception informatique théorique basée sur le concept de programme stocké où les programmes et les données sont stockés dans la même mémoire. Le concept a été conçu par un mathématicien John von Neumann en 1945 et qui sert actuellement de base de presque tous les ordinateurs modernes. L'architecture de Harvard était basée sur le modèle informatique d'origine de Harvard Mark I basé sur le relais qui utilisait des bus séparés pour les données et les instructions.

Système de mémoire de Von Neumann et Harvard Architecture

L'architecture von Neumann n'a qu'un seul bus qui est utilisé pour les objets d'instructions et les transferts de données, et les opérations doivent être planifiées car elles ne peuvent pas être effectuées en même temps. L'architecture de Harvard, en revanche, a un espace mémoire séparé pour les instructions et les données, qui séparent physiquement les signaux et le stockage pour le code et la mémoire de données, ce qui permet à son tour d'accéder à chacun des systèmes de mémoire simultanément.

Traitement de l'instruction de Von Neumann et Harvard Architecture

Dans l'architecture von Neumann, l'unité de traitement aurait besoin de deux cycles d'horloge pour terminer une instruction. Le processeur récupère les instructions de la mémoire dans le premier cycle et la décoche, puis les données sont tirées de la mémoire dans le deuxième cycle. Dans l'architecture de Harvard, l'unité de traitement peut effectuer une instruction en un cycle si des stratégies de pipeline appropriées sont en place.

Coût de l'architecture de von Neumann et Harvard

Alors que les instructions et les données utilisent le même système de bus dans l'architecture von Neumann, il simplifie la conception et le développement de l'unité de contrôle, ce qui fait finalement réduire le coût de production à un minimum. Le développement de l'unité de contrôle dans l'architecture de Harvard est plus cher que les premiers en raison de l'architecture complexe qui utilise deux bus pour les instructions et les données.

Utilisation de l'architecture von Neumann et Harvard

L'architecture Von Neumann est principalement utilisée dans chaque machine que vous voyez, des ordinateurs de bureau et des cahiers aux ordinateurs et postes de travail haute performance. Harvard Architecture est un concept assez nouveau utilisé principalement dans les microcontrôleurs et le traitement du signal numérique (DSP).

Von Neumann VS. Architecture de Harvard: tableau de comparaison

Résumé de von Neumann vs. Architecture de Harvard

L'architecture de von Neumann est similaire à l'architecture de Harvard, sauf qu'elle utilise un seul bus pour effectuer à la fois des récompenses d'instructions et des transferts de données, de sorte que les opérations doivent être planifiées. L'architecture de Harvard, en revanche, utilise deux adresses mémoire distinctes pour les données et les instructions, ce qui permet de fournir des données dans les deux bus en même temps. Cependant, l'architecture complexe ne fait qu'ajouter au coût de développement de l'unité de contrôle par rapport au coût de développement inférieur de l'architecture Von Neumann moins complexe qui utilise un seul cache unifié.