Von-Neumann a proposé sa conception d'architecture informatique en 1945, connue plus tard sous le nom d'Architecture Von-Neumann. Il se composait d'une unité de contrôle, d'une unité arithmétique et de mémoire logique (ALU), de registres et d'entrées/sorties.
L'architecture de Von Neumann est basée sur le concept informatique à programme stocké, où les données d'instruction et les données de programme sont stockées dans la même mémoire. Cette conception est encore utilisée dans la plupart des ordinateurs produits aujourd'hui.
Un ordinateur basé sur Von Neumann :
- Utilise un seul processeur
- Utilise une mémoire pour les instructions et les données.
- Exécute les programmes en suivant le cycle fetch-decode-execute
Composants du modèle Von-Neumann :
- Unité centrale de traitement
- Les autobus
- Unité de mémoire
Unité centrale de traitement
La partie de l'ordinateur qui effectue la majeure partie des opérations de traitement des données est appelée l'unité centrale de traitement et est appelée CPU.
L'unité centrale de traitement peut également être définie comme un circuit électrique chargé d'exécuter les instructions d'un programme informatique.
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Le processeur exécute diverses fonctions dictées par le type d'instructions incorporées dans l'ordinateur.
Les principaux composants du processeur sont l'unité arithmétique et logique (ALU), l'unité de contrôle (CU) et une variété de registres.
Unité Arithmétique et Logique (ALU)
L'Unité Arithmétique et Logique (ALU) effectue les micro-opérations nécessaires à l'exécution des instructions. En termes simples, ALU permet d'effectuer des opérations arithmétiques (additionner, soustraire, etc.) et logiques (ET, OU, NON, etc.).
Unité de contrôle
L'unité de contrôle d'un système informatique contrôle les opérations de composants tels que l'ALU, la mémoire et les périphériques d'entrée/sortie.
L'unité de contrôle se compose d'un compteur de programme qui contient l'adresse des instructions à récupérer et d'un registre d'instructions dans lequel les instructions sont extraites de la mémoire pour être exécutées.
Registres
Les registres font référence aux zones de stockage à grande vitesse du processeur. Les données traitées par la CPU sont extraites des registres.
Voici la liste des registres qui jouent un rôle crucial dans le traitement des données.
| Registres | Description |
|---|---|
| MAR (registre d'adresses mémoire) | Ce registre contient l'emplacement mémoire des données auxquelles il faut accéder. |
| MDR (registre de données mémoire) | Ce registre contient les données transférées vers ou depuis la mémoire. |
| AC (accumulateur) | Ce registre contient les résultats arithmétiques et logiques intermédiaires. |
| PC (compteur de programme) | Ce registre contient l'adresse de la prochaine instruction à exécuter. |
| CIR (Registre d'Instructions Courantes) | Ce registre contient l'instruction en cours lors du traitement. |
Les autobus
Les bus sont les moyens par lesquels les informations sont partagées entre les registres dans un système de configuration à plusieurs registres.
Une structure de bus se compose d'un ensemble de lignes communes, une pour chaque bit d'un registre, à travers lesquelles les informations binaires sont transférées une par une. Les signaux de commande déterminent quel registre est sélectionné par le bus lors de chaque transfert de registre particulier.
L'architecture Von-Neumann comprend trois principaux systèmes de bus pour le transfert de données.
| Bus | Description |
|---|---|
| Adresse Bus | Address Bus transporte l'adresse des données (mais pas les données) entre le processeur et la mémoire. |
| Bus de données | Le bus de données transporte les données entre le processeur, l'unité de mémoire et les périphériques d'entrée/sortie. |
| Bus de contrôle | Le bus de contrôle transporte les signaux/commandes du CPU. |
Unité de mémoire
Une unité de mémoire est un ensemble de cellules de stockage ainsi que des circuits associés nécessaires pour transférer des informations vers et hors du stockage. La mémoire stocke les informations binaires dans des groupes de bits appelés mots. La structure interne d'une unité mémoire est spécifiée par le nombre de mots qu'elle contient et le nombre de bits dans chaque mot.
Deux grands types de mémoires sont utilisés dans les systèmes informatiques :
- RAM (mémoire vive)
- ROM (mémoire en lecture seule)