Arsitektur Komputer Von Neuman

Langsung saja, Arsitektur Komputer Von Neumann merupakan arsitektur yang diciptakan oleh Jhon Von Neumann(1903 – 1957). Nama Von Neumann sendiri diambil dari namanya karena dialah yang pertama kali mempublikasikan konsep tersebut ,arsitektur komputer ini banyak digunakan di sebagian besar sistem komputer non paralel seperti komputer rumahan atau notebook. Kedepanya model Von Neumann akan digantikan dengan sistem yang mampu mengkoordinasikan banyak CPU untuk bekerja secara serempak seperti komputer yang digunakan oleh NASA.

Superkomputer milik NASA menghubungkan 20 komputer canggih sgi altix, yang masing-masing memiliki 512 prosesor, dilengkapi dengan 500 terabyte media penyimpan (storage) lokal. Sejumlah 10.240 prosesor intel itanium 2 akan mentenagai superkomputer space exploration simulator ini untuk melakukan berbagai penelitian (kalau cuma untuk ngenet sia-sia nih komputer).  Okay, back to point. Meski konsep ini dikemukakan oleh Jhon Von Neumann kemudian dikembangkan oleh J. Prespert Eckert(1919 – 1995) dan Jhon William Mauchly(1907 – 1980) dalam pengembangan komputer ENIAC, nama von Neumann lah yang lebih dikenal sebagai penemu arsitektur komputer tersebut.

Arsitektur Von Neumann menggambarkan komputer dengan empat bagian utama yaitu Unit Aritmatika dan Logis (ALU) yang merupakan bagian dari unit kontrol (cpu), media penyimpanan (memory), dan alat masukan (input) dan hasil/keluaran (output) secara kolektif dinamakan I/O. Dibawah ini adalah gambar arsitektur Von Neumann:

.

Dalam gambar menunjukan begitu sederhananya arsitektur tersebut, berikut penjelasan dari empat komponen tersebut.

KONSEP KOMPUTER VON NEUMANN
John Von Neumann adalah ilmuwan yang meletakkan dasar - dasar komputer modern. Dalam hidupnya yang singkat , Von Neumann telah berhasil menjadi ilmuwan besar pada abad 21. Von Neumann meningkatkan karya-karyanya dalam bidang matematika, teori kuantum, game theory, fisika nuklir, dan ilmu komputer. Dipicu ketertarikannya pada hidrodinamika dan kesulitan penyelesaian persamaan diferensial parsial nonlinier yang digunakan, Von Neumann kemudian beralih dalam bidang komputasi. Sebagai konsultan pada pengembangan ENIAC, dia merancang konsep arsitektur komputer yang masih dipakai sampai sekarang. Arsitektur Von Nuemann adalah komputer dengan program yang tersimpan (program dan data disimpan pada memori) dengan pengendali pusat, I/O, dan memori

Von Neumann sistem komputer mengandung tiga blok bangunan utama:

o unit pengolah pusat (CPU),

o memori,

o dan input / output (I / O).

Ketiga komponen yang terhubung bersama-sama menggunakan bus sistem. Item yang paling menonjol dalam CPU adalah register: mereka dapat dimanipulasi secara langsung oleh program computer.

     Cara kerja

Cara kerja model Von Neumann, adalah :

· Main memory menyimpan data dan program

· BUS mentransfer data, alamat dan mengontrol signal. Baik itu dari atau ke memory maupun dari atau ke perangkat lainnya.

· CPU

· Control Unit menangkap intruksi dan mengeksekusinya.

· ALU (Arithmetic Logic Unit) melakukan operasi (menambah, mengurangi, dll)

· Register 9Fast Memory) menyimpan hasil sementara dan informasi kontrol (alamat instruksi berikutnya).

· Perangkat I/O menjadi tepat penghubung antara user dan computer

* Memori :  Memori menyimpan berbagai bentuk informasi sebagai angka biner. Informasi yang belum berbentuk biner  akan dipecahkan (encoded) dengan sejumlah instruksi yang mengubahnya menjadi sebuah angka atau urutan angka-angka. Sebagai contoh: Huruf F disimpan sebagai angka desimal 70 (atau angka biner ) menggunakan salah satu metode pemecahan. Instruksi yang lebih kompleks bisa digunakan untuk menyimpan gambar, suara, video, dan berbagai macam informasi. Informasi yang bisa disimpan dalam satu sell dinamakan sebuah byte.

   

   * CPU : Unit Pemproses Pusat atau CPU ( central processing unit) berperanan untuk memproses arahan, melaksanakan pengiraan dan menguruskan laluan informasi menerusi system komputer. Unit atau peranti pemprosesan juga akan berkomunikasi dengan peranti input , output dan storan bagi melaksanakan arahan-arahan berkaitan.Unit Aritmatika dan Logika, atau Arithmetic Logic Unit (ALU), adalah alat yang melakukan pelaksanaan dasar seperti pelaksanaan aritmatika (tambahan, pengurangan, dan semacamnya), pelaksanaan logis (AND, OR, NOT), dan pelaksanaan perbandingan (misalnya, membandingkan isi sebanyak dua slot untuk kesetaraan). Pada unit inilah dilakukan “kerja” yang nyata.Unit kontrol menyimpan perintah sekarang yang dilakukan oleh komputer, memerintahkan ALU untuk melaksanaan dan mendapat kembali informasi (dari memori) yang diperlukan untuk melaksanakan perintah itu, dan memindahkan kembali hasil ke lokasi memori yang sesuai. Sekali yang terjadi, unit kontrol pergi ke perintah berikutnya (biasanya ditempatkan di slot berikutnya, kecuali kalau perintah itu adalah perintah lompatan yang memberitahukan kepada komputer bahwa perintah berikutnya ditempatkan di lokasi lain).

  * I/O :  membolehkan komputer mendapatkan informasi dari dunia luar, dan menaruh hasil kerjanya di sana, dapat berbentuk fisik (hardcopy) atau non fisik (softcopy). Ada berbagai macam alat I/O, dari yang akrab keyboard, monitor dan disk drive, ke yang lebih tidak biasa seperti webcam (kamera web, printer, scanner, dan sebagainya.

Keunggulan dan Kekurangan

keunggulan

1. Arsitektur komputernya menempatkan program (ROM=Read Only Memory) dan data (RAM=Random Access Memory) dalam peta memori yang sama.

2. Memiliki address dan data bus tunggal untuk mengamati program (instruksi) dan data.

Contoh dari mikrokontroler yang memakai arsitektur Von Neumann adalah keluarga 68HC05 dan 68HC11 dari Motorola.

3. Programnya selalu ada di ROM dan data selalu ada di RAM

Kekurangan

1. Karena bus tunggal, instruksi untuk mengakses program dan data harus dijalankan secara sekuensial dan tidak bisa dilakukan overlaping untuk menjalankan dua isntruksi yang berurutan.

2. Bandwidth program harus sama dengan banwitdh data.

3. Satu instruksi biasanya terdiri dari opcode (instruksinya sendiri) dan diikuti denganoperand (alamat atau data). Karena memori program terbatas hanya 8 bits, maka instruksi yang panjang harus dilakukan dengan 2 atau 3 bytes. Misalnya byte pertama adalah opcode dan byte berikutnya adalah operand.

4. Prosesor Von Neumann membutuhkan jumlah clock CPI (Clock per Instruction) yang relatif lebih banyak dan walhasil eksekusi instruksi dapat menjadi relatif lebih lama.