Von Neumannovo schéma

Von Neumannovo schéma bylo navrženo roku 1945 americkým matematikem (narozeným v Maďarsku) Johnem von Neumannem jako model samočinného počítače. Tento model s jistými výjimkami zůstal zachován dodnes.

Podle tohoto schématu se počítač skládá z pěti hlavních modulů:

Operační paměť : slouží k uchování zpracovávaného programu, zpracovávaných dat a výsledků výpočtu
ALU - Arithmetic-logic Unit (aritmetickologická jednotka): jednotka provádějící veškeré aritmetické výpočty a logické operace. Obsahuje sčítačky, násobičky (pro aritmetické výpočty) a komparátory (pro porovnávání)
Řadič: řídící jednotka, která řídí činnost všech částí počítače. Toto řízení je prováděno pomocí řídících signálů, které jsou zasílány jednotlivým modulům. Reakce na řídící signály, stavy jednotlivých modulů jsou naopak zasílany zpět řadiči pomocí stavových hlášení
Vstupní zařízení: zařízení určená pro vstup programu a dat.
Výstupní zařízení: zařízení určená pro výstup výsledků, které program zpracoval

Ve von Neumannově schématu je možné ještě vyznačit dva další moduly vzniklé spojením předcházejících modulů:

Procesor: Řadič + ALU

CPU - Central Processor Unit (centrální procesorová jednotka): Procesor + Operační paměť

Princip činnosti počítače podle von Neumannova schématu

Do operační paměti se pomocí vstupních zařízení přes ALU umístí program, který bude provádět výpočet.
Stejným způsobem se do operační paměti umístí data, která bude program zpracovávat
Proběhne vlastní výpočet, jehož jednotlivé kroky provádí ALU. Tato jednotka je v průběhu výpočtu spolu s ostatními moduly řízena řadičem počítače. Mezivýsledky výpočtu jsou ukládány do operační paměti.
Po skončení výpočtu jsou výsledky poslány přes ALU na výstupní zařízení.

Základní odlišnosti dnešních počítačů od von Neumannova schématu

Podle von Neumannova schématu počítač pracuje vždy nad jedním programem. Toto vede k velmi špatnému využití strojového času. Je tedy obvyklé, že počítač zpracovává paralelně více programů zároveň - tzv. multitasking
Počítač může disponovat i více než jedním procesorem
Počítač podle von Neumannova schématu pracoval pouze v tzv. diskrétním režimu.
Existují vstupní / výstupní zařízení I/O devices, která umožňují jak vstup, tak výstup dat (programu)
Program se do paměti nemusí zavést celý, ale je možné zavést pouze jeho část a ostatní části zavádět až v případě potřeby

von Neumanovo schéma: strana 1