Perbedaan antara Von Neumann dan Arsitektur Harvard

Ada dua jenis arsitektur komputer digital yang menggambarkan fungsi dan implementasi sistem komputer. Salah satunya adalah arsitektur Von Neumann yang dirancang oleh ahli fisika dan matematika terkenal John Von Neumann pada akhir 1940-an, dan yang lain adalah arsitektur Harvard yang didasarkan pada komputer berbasis relay asli Harvard Mark I yang menggunakan sistem memori terpisah untuk menyimpan data dan instruksi.

Arsitektur Harvard asli digunakan untuk menyimpan instruksi pada pita dan data yang dilubangi pada penghitung elektro-mekanik. Arsitektur Von Neumann membentuk dasar komputasi modern dan lebih mudah diimplementasikan. Artikel ini membahas dua arsitektur komputer secara terpisah dan menjelaskan perbedaan di antara keduanya.

Apa itu Arsitektur Von Neumann?

Ini adalah desain teoritis berdasarkan konsep komputer program yang tersimpan di mana data program dan data instruksi disimpan dalam memori yang sama.

Arsitekturnya dirancang oleh ahli matematika dan fisika terkenal John Von Neumann pada tahun 1945. Sampai konsep desain komputer Von Neumann, mesin komputer dirancang untuk tujuan tunggal yang telah ditentukan yang akan kekurangan kecanggihan karena pengerjaan ulang manual sirkuit..

Gagasan di balik arsitektur Von Neumann adalah kemampuan untuk menyimpan instruksi dalam memori bersama dengan data di mana instruksi beroperasi. Singkatnya, arsitektur Von Neumann mengacu pada kerangka umum yang harus diikuti oleh perangkat keras, pemrograman, dan data komputer.

Arsitektur Von Neumann terdiri dari tiga komponen berbeda: pusat unit pemrosesan (CPU), unit memori, dan antarmuka input / output (I / O). CPU adalah jantung dari sistem komputer yang terdiri dari tiga komponen utama: Unit Aritmatika dan Logika (ALU), unit kontrol (CU), dan register.

ALU bertanggung jawab untuk melakukan semua operasi aritmatika dan logika pada data, sedangkan unit kontrol menentukan urutan aliran instruksi yang perlu dijalankan dalam program dengan mengeluarkan sinyal kontrol ke perangkat keras.

Register pada dasarnya adalah lokasi penyimpanan sementara yang menyimpan alamat instruksi yang perlu dieksekusi. Unit memori terdiri dari RAM, yang merupakan memori utama yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi program. Antarmuka I / O memungkinkan pengguna untuk berkomunikasi dengan dunia luar seperti perangkat penyimpanan.

Apa itu Arsitektur Harvard?

Ini adalah arsitektur komputer dengan jalur penyimpanan dan sinyal yang terpisah secara fisik untuk data dan instruksi program. Tidak seperti arsitektur Von Neumann yang menggunakan bus tunggal untuk mengambil instruksi dari memori dan mentransfer data dari satu bagian komputer ke yang lain, arsitektur Harvard memiliki ruang memori terpisah untuk data dan instruksi..

Kedua konsepnya sama kecuali cara mereka mengakses memori. Gagasan di balik arsitektur Harvard adalah untuk membagi memori menjadi dua bagian - satu untuk data dan lainnya untuk program. Persyaratan didasarkan pada komputer berbasis relay Mark I Harvard asli yang menggunakan sistem yang akan memungkinkan data dan transfer serta instruksi diambil untuk dilakukan pada saat yang sama.

Desain komputer dunia nyata sebenarnya didasarkan pada arsitektur Harvard yang dimodifikasi dan umumnya digunakan dalam mikrokontroler dan DSP (Digital Signal Processing).

Perbedaan antara Von Neumann dan Arsitektur Harvard

Dasar-dasar Arsitektur Von Neumann dan Harvard

Arsitektur Von Neumann adalah desain komputer teoretis yang didasarkan pada konsep program tersimpan di mana program dan data disimpan dalam memori yang sama. Konsep ini dirancang oleh ahli matematika John Von Neumann pada tahun 1945 dan yang saat ini berfungsi sebagai dasar dari hampir semua komputer modern. Arsitektur Harvard didasarkan pada model komputer berbasis relay asli Harvard Mark I yang menggunakan bus terpisah untuk data dan instruksi.

Sistem Memori Arsitektur Von Neumann dan Harvard

Arsitektur Von Neumann hanya memiliki satu bus yang digunakan untuk pengambilan instruksi dan transfer data, dan operasi harus dijadwalkan karena mereka tidak dapat dilakukan pada saat yang sama. Arsitektur Harvard, di sisi lain, memiliki ruang memori terpisah untuk instruksi dan data, yang secara fisik memisahkan sinyal dan penyimpanan untuk kode dan memori data, yang pada gilirannya memungkinkan untuk mengakses masing-masing sistem memori secara bersamaan..

Pemrosesan Instruksi Arsitektur Von Neumann dan Harvard

Dalam arsitektur Von Neumann, unit pemrosesan akan membutuhkan dua siklus clock untuk menyelesaikan instruksi. Prosesor mengambil instruksi dari memori di siklus pertama dan menerjemahkannya, dan kemudian data diambil dari memori di siklus kedua. Dalam arsitektur Harvard, unit pemrosesan dapat menyelesaikan instruksi dalam satu siklus jika ada strategi perpipaan yang sesuai.

Biaya Arsitektur Von Neumann dan Harvard

Karena instruksi dan data menggunakan sistem bus yang sama dalam arsitektur Von Neumann, ini menyederhanakan desain dan pengembangan unit kontrol, yang pada akhirnya menurunkan biaya produksi menjadi seminimal mungkin. Pengembangan unit kontrol dalam arsitektur Harvard lebih mahal daripada yang sebelumnya karena arsitektur kompleks yang mempekerjakan dua bus untuk instruksi dan data.

Penggunaan Arsitektur Von Neumann dan Harvard

Arsitektur Von Neumann terutama digunakan di setiap mesin yang Anda lihat dari komputer desktop dan notebook hingga komputer dan workstation berkinerja tinggi. Arsitektur Harvard adalah konsep yang cukup baru yang digunakan terutama dalam mikrokontroler dan pemrosesan sinyal digital (DSP).

Von Neumann vs. Harvard Architecture: Comparison Chart

Ringkasan Arsitektur Von Neumann vs. Harvard

Arsitektur Von Neumann mirip dengan arsitektur Harvard kecuali menggunakan bus tunggal untuk melakukan pengambilan instruksi dan transfer data, sehingga operasi harus dijadwalkan. Arsitektur Harvard, di sisi lain, menggunakan dua alamat memori yang terpisah untuk data dan instruksi, yang memungkinkan untuk memasukkan data ke kedua bus secara bersamaan. Namun, arsitektur yang kompleks hanya menambah biaya pengembangan unit kontrol terhadap biaya pengembangan yang lebih rendah dari arsitektur Von Neumann yang kurang kompleks yang menggunakan satu cache tunggal..