Von Neuman – Harvard Mimarileri

Von Neuman

Bilgisayarlarda ilk kullanılan mimaridir. Geliştirilen bu bilgisayar beş birimden oluşmaktaydı. Bu birimler; aritmetik ve mantıksal birim, kontrol birim, bellek, giriş-çıkış birimi ve bu birimler arasında iletişimi sağlayan yolardan oluşur. Bu mimaride veri ve komutlar bellekten tek bir yoldan mikroişlemciye getirilerek işlenmektedir. Program ve veri aynı bellekte bulunduğundan, komut ve veri gerekli olduğunda aynı iletişim yolunu kullanmaktadır. Bu durumda, komut için bir algetir saykılı, sonra veri için diğer bir algetir saykılı gerekmektedir.

Von Neuman mimarisinde, veri bellekten alınıp işledikten sonra tekrar belleğe gönderilmesinde çok zaman harcanır. Bundan başka, veri ve komutlar aynı bellek biriminde depolandığından, yanlışlıkla komut diye veri alanından kod getirilmesi sıkıntılara sebep olmaktadır.

Bu mimari yaklaşıma sahip olan bilgisayarlar, günümüzde, verilerin işlenmesinde, bilginin derlenmesinde ve sayısal problemlerde olduğu kadar endüstriyel denetimlerde başarılı bir şekilde kullanılmaktadır (kişisel bilgisarlarda).

• Basit ve ekonomik organizasyon sunar.
• Tek adres alanı vardır.
• Program kodları ve veriler aynı bellek alanda olmasından dolayı karışma ihtimali vardır ve performansını düşürür.
•  Kod, adres ve veriler aynı alanda olduğundan gerçek kapasitenin yarısını kullanır.
• Donanım üzerinde Program ve Veri Hafızasının Birleştirilmesi olarak adlandırılır.

Harvard

Harvard mimarili bilgisayar sistemlerinin Von Neuman mimarisinden farkı, veri ve komutların ayrı ayrı belleklerde tutulmasıdır. Buna göre, veri ve komut aktarımında iletişim yolları da bir birinden bağımsız yapıda bulunmaktadırlar.

Kod okuma ve veri okuma/yazma aynı anda yapılabileceğinden ayrı birimlerde olmasından dolayı başarım yüksektir. Adres alanı iki kat daha fazladır. Tasarım ve maliyeti düşüktür.

Bu mimari günümüzde daha çok sayısal sinyal işlemcilerinde (DSP) kullanılmaktadır. Von Neuman yapısına göre daha hızlıdır. Özellikle PIC  (Peripheral Interface Controller) mikrodenetleyicilerinde bu yapı kullanılır. Bu mimaride program içerisinde döngüler ve zaman gecikmeleri daha kolay ayarlanır. Donanım üzerinde Program ve Veri Hafıza Ayrılığı olarak adlandırılır.

Komutla birlikte veri, aynı saykıl da farklı iletişim yolundan ilgili belleklerden alınıp işlemciye getirilebilir. Getirilen komut işlenip ilgili verisi veri belleğinden alınırken sıradaki komut, komut belleğinden alınıp getirilebilir. Bu önden alıp getirme işlemi, dallanma haricinde hızı iki katına çıkarabilmektedir.

Bu mimaride program içerisinde döngüler ve zaman gecikmeleri daha kolay ayarlanır. Von Neuman yapısına göre daha hızlıdır.