Arsitektur von Neuman

Arsitektur von Neumann (Mesin Von Neumann) adalah arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann (1903-1957). Arsitektur ini digunakan oleh hampir semua komputer saat ini. Dengan unit sederhana ini, sebuah software yang rumit, seperti software pengolah kata Dapat dibuat. Arsitektur Von Neumann menyediakan fitur penyimpanan dan modifikasi program secara mudah.

Mesin von Neumann mempunyai program dan data daerah memory yang sama. Model ini membutuhkan berbagai pengumpulan program dan data untuk membentuk instruksi. Pengumpulan program dan data diselesaikan menggunakan time division multiplexing yang akan berpengaruh pada performa mikrokontroler itu sendiri. 

- Diagram Arsitektur von Neumann

Cara Kerja Von Neumann Nomor ( 1 – 2 )

Ada dua unit operasi dasar dalam mesin ini : ALU dan I/O,

• ALU melakukan inti operasi : perkalian, penjumalahan, pengurangan, dll.

• Unit I/O menangani aliran data eksternal.

Kunci utama arsitektur von Neumann adalah unit pemrosesan sentral (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal. Adapun cara kerja model Von Neumann, yaitu :

-    Main memory menyimpan data dan program
-   BUS mentransfer data, alamat dan mengontrol signal. Baik itu dari atau ke memory maupun dari atau ke perangkat lainnya.
-    CPU
-    Control Unit menangkap intruksi dan mengeksekusinya.
-    ALU (Arithmetic Logic Unit) melakukan operasi (menambah, mengurangi, dll)
-    Register 9Fast Memory) menyimpan hasil sementara dan informasi kontrol (alamat instruksi berikutnya).
-    Perangkat I/O menjadi tepat penghubung antara user dan komputer.

Cara Kerja Von Neumann Nomor ( 3 )

Cara kerjanya adalah satu CPU mengeksekusi instruksi satu persatu dan menjemput atau menyimpan data satu persatu. Adapun karakteristik model SIMD ini :
-    Mendistribusi proses ke sejumlah besar hardware.
-    Beroperasi terhadap berbagai elemen data yang berbeda
-    Melaksanakan komputasi yang sama terhadap semua elemen data

Kelebihan & Kekurangan Model Von Neumann

-    Kelebihan Von Neumann adalah pada fleksibilitas pengalamatan program dan data. Biasanya program selalu ada di (ROM=Read Only Memory ) dan data selalu ada di (RAM=Random Access Memory). Arsitektur Von Neumann memungkinkan prosesor untuk menjalankan program yang ada didalam memori data (RAM). Misalnya pada saat power on, dibuat program inisialisasi yang mengisi byte di dalam RAM. Data di dalam RAM ini pada gilirannya nanti akan dijalankan sebagai program. Sebaliknya data juga dapat disimpan di dalam memori program (ROM).

-    Kekurangan Arsitektur Von Neumann adalah bus tunggalnya itu sendiri. Sehingga instruksi untuk mengakses program dan data harus dijalankan secara sekuensial dan tidak bisa dilakukan overlaping untuk menjalankan dua isntruksi yang berurutan. Selain itu bandwidth program harus sama dengan banwitdh data. Jika memori data adalah 8 bits maka program juga harus 8 bits. Satu instruksi biasanya terdiri dari opcode (instruksinya sendiri) dan diikuti dengan operand (alamat atau data). Karena memori program terbatas hanya 8 bits, maka instruksi yang panjang harus dilakukan dengan 2 atau 3 bytes. Misalnya byte pertama adalah opcode dan byte berikutnya adalah operand. Secara umum prosesor Von Neumann membutuhkan jumlah clock CPI (Clock per Instruction) yang relatif lebih banyak dan walhasil eksekusi instruksi dapat menjadi relatif lebih lama.