Macchina di Von Neumann, Informatica

La macchina di Von Neumann

Per macchina di Von Neumann si intende un computer basato sull’architettura di Von Neumann, il quale ha ideato nel 1946 questo modello di macchina su cui si basa la maggior parte dei computer moderni. Infatti la macchina di Von Neumann è un particolare modello di computer che funge grazie ad un programma memorizzato su un sopporto di memoria; possiamo quindi dire che essa è una tipologia di architettura hardware per computer digitali programmabili a programma memorizzato. Inoltre tale modello è riconosciuto come macchina polifunzionale poiché può eseguire diversi programmi e di conseguenza risolvere altrettanti problemi.

In tale macchina, vi è inoltre uno spazio della memoria condiviso da dati e istruzioni del programma; per questo, tale architettura si diversifica da quella di Harvard in cui dati e istruzioni sono memorizzati in spazi distinti.

Unità della macchina

Lo schema della macchina si basa essenzialmente su cinque componenti fondamentali:

• CPU o unità di lavoro e si divide a sua volta in:
  • ALU (Arithmetic & Logic Unit) unità aritmetico-logica
  • Unità di controllo
  • Registri
• Unità di memoria, intesa come memoria di lavoro o memoria principale (RAM Random Access Memory)
• Unità di Input
• Unità di Output
• Bus

CPU

La CPU (Central Processing Unit) è composta da tre diverse unità:

• ALU – Arithmetic & Logic Unit (unità aritmetico-logica) la quale fornisce la capacità di effettuare operazioni di tipo aritmetico-logico di base; infatti, il concetto dell'ALU fu ideato dallo stesso Von Neumann per consentire al computer di eseguire le operazioni aritmetiche come somma, sottrazione, divisione e moltiplicazione e sviluppò perciò un'unità specializzata per questo scopo.
• Unità di controllo la quale si occupa di controllare tutte le operazioni del calcolatore, di interpretare le istruzioni ottenute dalla memoria e di inviare i segnali per l'esecuzione delle operazioni alle altre unità.
• I registri sono particolari locazioni di memoria interne alla CPU e a cui si può accedere più velocemente rispetto alla memoria.

Unità di memoria

L'unità di memoria registra le istruzioni e i dati su cui la CPU lavora; lo stesso Von Neumann ebbe l'idea di immagazzinare nella memoria anche le istruzioni. Tuttavia c'è da dire che il suo contenuto si conserva solo finché il calcolatore è acceso; infatti l'unità di memoria è limitata e volatile. Possiamo quindi dire che la componente del calcolatore in cui si...