Von-Neumann a proposé sa conception d’architecture d’ordinateur en 1945 qui a été plus tard connue sous le nom d’Architecture Von-Neumann. Elle se composait d’une unité de contrôle, d’une unité de mémoire arithmétique et logique (ALU), de registres et d’entrées/sorties.
L’architecture Von Neumann est basée sur le concept d’ordinateur 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 seule mémoire pour les instructions et les données.
- Exécute des programmes en suivant le cycle fetch-decode-execute
Composantes du modèle de Von-Neumann :
- Unité centrale de traitement
- Bus
- Unité de mémoire
Unité centrale de traitement
La partie de l’ordinateur qui effectue l’essentiel des opérations de traitement des données est appelée unité centrale de traitement et est désignée par le terme CPU.
L’unité centrale de traitement peut également être définie comme un circuit électrique responsable de l’exécution des instructions d’un programme informatique.
L’unité centrale de traitement exécute une variété de fonctions dictées par le type d’instructions qui sont incorporées dans l’ordinateur.
Les principaux composants de l’unité centrale 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, l’ALU permet d’effectuer des opérations arithmétiques (addition, soustraction, etc.) et logiques (ET, OU, NON, etc.).
Unité de commande
L’unité de commande d’un système informatique contrôle les opérations des composants comme l’ALU, la mémoire et les dispositifs d’entrée/sortie.
L’unité de contrôle se compose d’un compteur de programme qui contient l’adresse des instructions à extraire 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 dans l’unité centrale. Les données traitées par l’unité centrale sont extraites des registres.
Voici la liste des registres qui jouent un rôle crucial dans le traitement des données.
| Registres | Description |
|---|---|
| MAR (Memory Address Register) | Ce registre contient l’emplacement mémoire des données auxquelles il faut accéder. |
| MDR (Memory Data Register) | Ce registre contient les données qui sont transférées vers ou depuis la mémoire. |
| AC (Accumulator) | 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’instruction en cours) | Ce registre contient l’instruction en cours de traitement. |
Bus
Les bus sont les moyens par lesquels les informations sont partagées entre les registres dans un système de configuration à registres multiples.
Une structure de bus consiste en un ensemble de lignes communes, une pour chaque bit d’un registre, par lesquelles les informations binaires sont transférées une à la fois. Des signaux de commande déterminent quel registre est sélectionné par le bus pendant chaque transfert de registre particulier.
L’architecture Von-Neumann comprend trois grands systèmes de bus pour le transfert de données.
| Bus | Description |
|---|---|
| Bus d’adresses | Bus d’adresses transporte l’adresse des données (mais pas les données) entre le processeur et la mémoire. |
| Bus de données | Bus de données transporte les données entre le processeur, l’unité de mémoire et les dispositifs d’entrée/sortie. |
| Bus de commande | Bus de commande transporte les signaux/commandes de l’unité centrale. |
Unité de mémoire
Une unité de mémoire est une collection de cellules de stockage ainsi que les circuits associés nécessaires pour transférer les informations dans et hors du stockage. La mémoire stocke des informations binaires par groupes de bits appelés mots. La structure interne d’une unité de 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 morte)
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