Von Neumann et Harvard Architecture sont connus pour être les deux modèles de base sur lesquels les systèmes informatiques sont basés. La différence significative entre Von Neumann et Harvard Architecture survient selon la façon dont le CPU est séparé de la mémoire. Dans ces deux architectures, deux manières différentes sont utilisées par lesquelles la mémoire est accessible par le CPU.
L’architecture von Neumann est également connue sous le nom Architecture de Princeton a été proposé par John von Neumann au cours de l’année [1945 Et c’est une architecture où les données et les programmes sont soumis à une mémoire partagée, c’est-à-dire, sont stockés dans le même bloc de mémoire. Contre, l’architecture de Harvard est une telle approche où les données et les instructions ne partagent pas la même mémoire, c’est-à-dire, sont présentes dans différents blocs de mémoire.
On dit généralement que Harvard a été proposé pour faire face à la limitation de l’architecture von Neumann.
Contenu: Von Neumann vs Harvard Architecture
- Graphique de comparaison
- Définition
- Différences clés
- Conclusion
Graphique de comparaison
| Base de comparaison | Architecture von neumann | Architecture de Harvard |
|---|---|---|
| Basique | Les données et les instructions résident dans une seule unité de mémoire. | Les données et les instructions sont fournies 2 unités de mémoire différentes. |
| Basé sur | Concept d’ordinateur de programme stocké | Modèle basé sur Harvard Mark I |
| Système de mémoire | Célibataire | Double |
| Espace requis | Moins | Comparativement plus |
| Ensemble d’adresse / bus de données | Un | Deux |
| Coût de développement | Faible | Comparativement plus |
| Efficacité | Moins | Plus |
| Vitesse d’exécution | Lent | Relativement rapide |
| Opération | Simple | Complexe |
| Performance offerte | Faible | Relativement élevé |
| Cycle d’horloge | L’instruction unique est exécutée dans un minimum de deux cycles d’horloge. | L’instruction unique est exécutée en un seul cycle d’horloge. |
| Fonctionnalité | Le transfert de données et les instructions de récupération ne se produisent pas simultanément. | Le transfert de données et la récupération des instructions ont lieu en même temps. |
| Utilisation de l’espace | Bien | Pas si bon |
| Applications | PCS, postes de travail, cahiers, etc. | Microcontrôleurs, traitement du signal numérique, etc. |
Définition de l’architecture von Neumann
Une architecture informatique qui utilise une seule unité de mémoire dans laquelle les données et les instructions sont stockées sont connues sous le nom d’architecture von Neumann. La figure ci-dessous représente la représentation architecturale du modèle von Neumann:
Il y a trois composants majeurs qui constituent cette architecture:
- Processeur
- Mémoire
- Interface d’E / S
L’unité de traitement centrale est composée de l’unité de commande, de l’unité arithmétique et logique et des enregistrements. L’unité de contrôle est responsable de la génération de signaux de contrôle en fonction de l’ordre de l’exécution des instructions. Cela signifie que les signaux de contrôle sont fournis aux différents composants de l’architecture pour le bon flux d’informations. L’ALU est responsable de l’exécution des opérations mathématiques. Tandis que les registres sont responsables du stockage temporairement des données et des instructions.
L’unité de mémoire sert également de partie cruciale du système global car il stocke à la fois des données ainsi que des codes. La mémoire d’un ordinateur est principalement classée comme RAM et ROM. La RAM est l’unité de stockage temporaire qui stocke les données ainsi que les instructions à usage général. Alors que ROM est un type de mémoire permanent qui contient les instructions responsables du démarrage du système.
Comme nous l’avons dit que dans cette architecture, les données et les instructions résident toutes les deux dans une seule unité de mémoire, donc un seul ensemble de bus est utilisé par le CPU pour accéder à la mémoire.
Après l’exécution du programme, les données sont stockées en mémoire à partir de l’endroit où elles sont fournies aux périphériques de sortie.
Définition de l’architecture de Harvard
Une architecture informatique où l’unité de mémoire est divisée en deux parties pour stocker individuellement les données et les instructions est connue sous le nom d’architecture Harvard. Cela signifie que, contrairement à l’architecture von Neumann, la mémoire de données et la mémoire d’instructions sont en format séparé. La figure ci-dessous montre le modèle de Harvard:
Ici, dans cette architecture, le processeur opère d’une manière quelque peu similaire à celle de Von Neumann Architecture. Mais comme ici, deux unités de mémoire distinctes sont utilisées, les bus séparés sont donc utilisés pour le transfert de données et la récupération des instructions. Ainsi, la vitesse d’exécution est beaucoup plus rapide que l’architecture von Neumann.
Dans cette approche, une utilisation efficace des ressources se produit car les bits d’instructions sont parfois plus que les bits de données permettant ainsi différentes tailles de cellules. De plus, l’utilisation de souvenirs séparés pour les données et les instructions aide à minimiser le temps d’exécution. Cependant, dans le modèle de Harvard, l’unité de traitement centrale présente doit être plus efficace afin qu’elle puisse gérer deux ensembles de bus et permet le transfert simultané de données et la récupération de l’instruction.
Différences clés entre Von Neumann et Harvard Architecture
- Le facteur clé La différenciation entre Von Neumann et Harvard Architecture est que dans l’architecture de von Neumann, une mémoire unique contenant des données et des instructions est accessible par le CPU. Au contraire, dans l’architecture de Harvard, des unités de mémoire individuelles sont présentes pour les données et les instructions accessibles par le processeur.
- La présence d’une unité de mémoire unique rend le système composé d’une architecture von Neumann assez compact Par rapport au système avec l’architecture de Harvard car il a plus d’une mémoire, donc est volumineux.
- Dans Princeton Architecture, un bus commun est utilisé pour les données et les instructions. Tandis que dans l’architecture de Harvard, un ensemble séparé d’autobus est utilisé pour transférer les données et l’instruction, la récupération car deux unités de mémoire distinctes existent ici.
- Le coût pour se développer Un système avec l’architecture von Neumann est relativement inférieur au coût en développement d’un système avec architecture de Harvard.
- L’un des importants caractéristiques de Harvard Architecture est qu’il offre un transfert de données et une récupération des instructions à partir de la mémoire en même temps car elle comprend deux ensembles de bus pour que l’opération ait lieu. Contre, ce n’est pas le cas avec l’architecture de Princeton car le bus unique est utilisé à la fois pour le transfert de données et la récupération des instructions, donc les deux tâches ne peuvent pas avoir lieu simultanément.
- L’architecture von Neumann a besoin de moins espace car il a une seule unité de mémoire, mais l’architecture de Harvard prend relativement plus d’espace en raison de plusieurs unités de mémoire.
- L’architecture von Neumann présente un plus lent vitesse d’exécution car il ne permet pas de traitement simultané tandis que la vitesse d’exécution offerte par Harvard Architecture est plus.
- Bien que la vitesse des opérations d’exécution soit moindre dans le cas de von Neumann, ici le mise en œuvre est assez simple, mais Harvard Architecture offre un fonctionnement relativement complexe.
- Les exigences matérielles des deux architectures sont également différentes. Dans l’architecture von neumann, une seule mémoire est accessible ainsi exigence matérielle est bas. Au contraire, à Harvard, deux unités de mémoire sont accessibles, donc les exigences matérielles seront évidemment élevées.
- Le Utilisation de l’espace Dans la mémoire est un problème majeur dans le modèle de Harvard car ici, les données et les instructions sont stockées séparément ainsi, même si un espace est laissé dans la mémoire des données, aucune instruction ne peut utiliser cet espace. Cependant, le facteur d’utilisation de l’espace est relativement meilleur dans le modèle von Neumann car les données et les instructions sont stockées dans la même unité de mémoire.
- Dans l’architecture von Neumann, une exécution d’instructions a lieu en utilisant deux cycles d’horloge. Mais avec un pipeline approprié, dans un seul cycle d’horloge, une seule instruction peut être exécutée dans l’architecture de Harvard.
Conclusion
Ainsi, à partir de la discussion ci-dessus, on peut conclure que l’architecture de Harvard est quelque peu une improvisation dans l’architecture de von Neumann en offrant une conception relativement meilleure fournissant ainsi une exécution simultanée. Cependant, divers systèmes modernes n’offrent pas de séparation physique entre les données et la mémoire du programme ainsi, est dit que ceux-ci sont basés sur l’architecture von Neumann.