Arquitectura de Von Nermann e de Harvard

Von Nermann

O modelo do computador sequencial de von Neumann tem os seguintes elementos:

• unidade central de processamento (Central Processing Unit, CPU)
• unidade de memória central
• unidades periféricas, para armazenamento e para a entrada e a saída de dados

O modelo de execução de instruções é sequencial, ou seja, o CPU só processa uma instrução de cada vez. A memória central só aceita um acesso de cada vez, seja para leitura ou para escrita.

Cada um dos elementos apresentados é realizado à custa de componentes físicos independentes, cuja implementação tem variado ao longo do tempo, consoante a evolução das tecnologias de fabrico, desde os relés electromagnéticos, os tubos de vácuo, até aos semicondutores, abrangendo os transistores e os circuitos electrónicos integrados, com média, alta ou muito alta densidade de integração (LSI- large scale, MSI- medium scale, ou VLSI- very large scale integration), medida em termos de milhões transistores por pastilha ('chip') de silício.

Aqueles três tipos de elementos interagem entre si. As suas interacções exibem tempos típicos que também têm variado ao longo do tempo, consoante as tecnologias de fabrico. Actualmente, os CPU processam instruções sob controlo de relógios cujos períodos típicos são da ordem de 1 nanosegundo, ou seka, 10exp-9 segundos. As memórias centrais têm tempos típicos de acesso da ordem da dezena de nanosegundos. As unidades de entrada e saída exibem tempos típicos extremamente variáveis, mas que são tipicamente muito superiores à escala do nanosegundo. Por exemplo, os discos exibem tempos da ordem do milisegundos (milésimo de segundo, 10exp-3). Outros dispositivos periféricos sào inertes, a não ser que sejam activados por utilizadores humanos: por exemplo, um teclado só envia informação para o computador, após ser premida uma tecla. Assim, este dispositivo exibe tempos indeterminados!

Arquitectura Harvard

Harvard arquitectura: Tradicionalmente microprocessadores com base na estrutura de von Neumann, tal como a figura seguinte, que é caracterizada por ter uma única memória principal que armazena dados e instruções. Esta memória é acessada através de um sistema único ônibus:

Barramento de dados
Barramento de endereços
Bus de controlo