Arsitektur Komputer Von Neuman & Harvard

Arsitektur komputer von Neumann

Arsitektur Von Neumann adalah arsitektur komputer yang menempatkan program (ROM=Read Only Memory) dan data (RAM=Random Access Memory) dalam peta memori yang sama. Arsitektur ini memiliki address dan data bus tunggal untuk mengalamati program (instruksi) dan data. Arsitektur von Neumann atau Mesin Von Neumann merupakan arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann pada tahun 1903-1957. Yang mana  hampir semua komputer saat ini menggunakan Arsitektur buatan John Von Neumann. Arsitektur Von Neumann ini   menggambarkan komputer dengan empat bagian utama yaitu:

·         Unit Aritmatika dan Logis (ALU),

·           unit kontrol (CU)

·         memori, dan

·           alat masukan I/O

Diagram blok hubungan antara komponen CPU:

 

Diagram Arsitektur Von Neumann

 

Cara kerja

1.       Komunikasi Antara Memori dan Unit Pengolahan

Komunikasi antara memori dan unit pengolahan terdiri dari dua register:

·         Alamat memori Register (MAR).

·          Memori data Register (MDR).

                  Untuk membaca,

·         The address of the location is put in MAR. Alamat lokasi diletakkan Maret

·         Memori diaktifkan untuk membaca.

·          Nilai ini dimasukkan ke dalam MDR oleh memori.

Untuk menulis,

·         Alamat lokasi diletakkan Maret

·         Data dimasukkan ke dalam MDR.

·         Tulis Aktifkan sinyal menegaskan.

·         Nilai dalam MDR ditulis ke lokasi yang ditentukan. 

2.       CPU

·        Hardware unit seperti ALU , register, memori, dll, yang dihubungkan bersama ke dalam jalur data-.

·        Aliran bit sekitar jalur data-dikendalikan oleh "gerbang" yang memungkinkan bit mengalir atau tidak mengalir (off) melalui jalur data-.

·        Instruksi biner (1 = on, 0 = off) yang mengontrol aliran yang disebut micro-instruksi.

 

Jalur data

 

3.       Memori Operasi

Ada dua operasi kunci pada memori:

·         fetch( address ) returns value without changing the value stored at that address. fetch (alamat) nilai kembali tanpa mengubah nilai yang disimpan di alamat itu.

·         store( address, value ) writes new value into the cell at the given address. toko (alamat, nilai) menulis nilai baru ke dalam sel pada alamat yang diberikan.

·         Memori jenis ini adalah acak-akses, yang berarti bahwa CPU dapat mengakses nilai dari array setiap saat (vs akses sekuensial, seperti pada tape).

·         Memori seperti ini disebut RAM (random-access memory.)

Beberapa memori non-volatile, atau read-only (ROM ) 

Keuntungan Model Arsitektur Von Neuman

·         fleksibilitas pengalamatan program dan data.

·         program selalu ada di ROM dan data selalu ada di RAM.

·          Arsitektur Von Neumann memungkinkan prosesor untuk menjalankan program yang ada didalam memori data (RAM).

Kelemahan Model Arsitektur Von Neumann

·         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.

·         bandwidth program harus sama dengan banwitdh data. Jika memori data adalah 8 bits maka program juga harus 8 bits.

·         prosesor Von Neumann membutuhkan jumlah clock CPI (Clock per Instruction) yang relatif lebih banyak sehingga eksekusi instruksi dapat menjadi relatif lebih lama.

Arsitektur Komputer Model Harvard

Arsitektur Harvard memiliki dua memori yang terpisah satu untuk program (ROM) 

dan satu untuk data (RAM), yang mana arsitektur ini merupkan kebalikkan dari arsitektur 

komputer model von nuemann, jika von neuman mengabungkan ROM dan RAM menjadi 

satu maka arsitektur harvard maka kedua memori tersebut dipisahkan.

Diagram Arsitektur Komputer Model Harvard

 

Kelebihan Arsitektur Komputer Model Harvard

·         bandwidth program tidak mesti sama dengan bandwidth  data

·         opcode dan operand dapat dijadikan dalam satu word instruksi saja

·         instruksi dapat dilakukan dengan lebih singkat dan cepat

·         memori program dan data yang terpisah,  maka kavling total memori program dan data dapat menjadi lebih banyak.

Kekurangan Arsitektur Komputer Model Harvard

·         arsitektur Harvard tidak memungkinkan untuk menempatkan data pada ROM.

·         arsitektur in tidak memungkinkan untuk mengakses data yang ada di ROM

Perbedan Arsitektur Von Neumann dengan Arsitektur Harvard:

Arsitektur Von Neumann adalah arsitektur komputer yang menempatkan program (ROM=Read Only Memory) dan data (RAM=Random Access Memory) dalam peta memori yang sama. Arsitektur ini memiliki address dan data bus tunggal untuk mengalamati program (instruksi) dan data. Contoh dari mikrokontroler yang memakai arsitektur Von Neumann adalah keluarga 68HC05 dan 68HC11 dari Motorola.

 
Sebaliknya, arsitektur Harvard memiliki dua memori yang terpisah satu untuk program (ROM) dan satu untuk data (RAM). Intel 80C51, keluarga Microchip PIC16XX, Philips P87CLXX dan Atmel AT89LSXX adalah contoh dari mikroprosesor yang mengadopsi arsitektur Harvard. Kedua jenis arsitektur ini masing-masing memiliki keungulan tetapi juga ada kelemahannya.Dengan arsitektur Von Neuman prosesor tidak perlu membedakan program dan data. Prosesor tipe ini tidak memerlukan control bus tambahan berupa pin I/O khusus untuk membedakan program dan data. Karena kemudahan ini, tidak terlalu sulit bagi prosesor yang berarsitektur Von Neumann untuk menambahan peripheral eksternal seperti A/D converter, LCD, EEPROM dan devais I/O lainnya. Biasanya devais eksternal ini sudah ada di dalam satu chips, sehingga prosesor seperti ini sering disebut dengan nama mikrokontroler (microcontroller).