Kiến trúc Von Neumann vs Harvard: Sự khác biệt và so sánh

Kiến trúc của máy tính được yêu cầu trước khi thiết kế máy tính. Thiết kế giúp biết được những điểm tiêu cực và tích cực của máy tính.

Các kẽ hở cũng đã được biết trước và do đó cũng có thể biết được ngân sách của nhà sản xuất. Do đó, kiến ​​trúc của máy vi tính có nhiều loại và hai trong số đó là Kiến trúc Von Neumann và Harvard.

Các nội dung chính

1. Kiến trúc của Von Neumann sử dụng một bộ nhớ duy nhất để lưu trữ dữ liệu và hướng dẫn, trong khi kiến ​​trúc của Harvard sử dụng các bộ nhớ riêng biệt.
2. Kiến trúc Harvard cho phép thực hiện các hướng dẫn nhanh hơn do tìm nạp dữ liệu và hướng dẫn đồng thời, trong khi kiến ​​trúc Von Neumann có thể gặp sự cố thắt cổ chai.
3. Kiến trúc của Von Neumann đơn giản hơn và tiết kiệm chi phí hơn, trong khi kiến ​​trúc của Harvard phức tạp hơn và hiệu quả hơn.

Kiến trúc Von Neumann vs Harvard

Sự khác biệt giữa Von Neumann và Harvard Architecture là cả hai đều có kiến ​​trúc khác nhau. CPU Von Neumann có một kết nối bộ nhớ duy nhất. Mặt khác, Harvard Architecture có RAM và ROM được kết nối khác nhau. Yêu cầu phần cứng trong Von Neumann ít hơn so với Kiến trúc Harvard. Harvard nhanh hơn so với kiến ​​trúc Von Neumann.

Kiến trúc Von Neumann còn được gọi là Kiến trúc Princeton. Kiến trúc lần đầu tiên được thiết kế trong. Đây là thiết kế dành cho máy vi tính, là một máy tính kỹ thuật số.

Các thành phần của thiết kế này bao gồm CPU, bao gồm bộ số học và bộ xử lý cùng với bộ điều khiển. Nó cũng có bộ nhớ để lưu trữ dữ liệu và hướng dẫn cùng với bộ nhớ bổ sung.

Kiến trúc Harvard là thiết kế lấy tên từ Harvard Mark. Thiết kế này là một thiết kế hiện đại. Thiết kế trái ngược với Ann. Kiến trúc Harvard với một đơn vị ROM và RAM riêng biệt.

Harvard này cũng cần phần cứng với số lượng nhiều hơn. Tuy nhiên, bộ xử lý được yêu cầu trong thiết kế này vì bản thân máy tính không thể khởi tạo bất kỳ chức năng nào.

Bảng so sánh

Các thông số so sánh	von Neumann	Kiến trúc Harvard
Định nghĩa	Von Neumann là thiết kế máy tính đơn giản và sử dụng một kết nối bộ nhớ duy nhất.	Kiến trúc Harvard là thiết kế hiện đại đi kèm với RAM và ROM riêng biệt.
Thiết kế	Thiết kế đơn giản và sử dụng cùng một đường dẫn để nhận hướng dẫn và lưu trữ dữ liệu.	Thiết kế phức tạp so với Von Neumann vì nó có các kết nối RAM và ROM riêng biệt.
phần cứng	Yêu cầu phần cứng ít hơn so với Kiến trúc Harvard.	Phần cứng được yêu cầu nhiều hơn trong Kiến trúc Harvard so với Von Neumann.
Tốc độ	Tốc độ của bộ xử lý thấp hơn so với Kiến trúc Harvard.	Harvard có nhiều tốc độ hơn. Máy tính được thiết kế trên Kiến trúc Harvard cần nhiều không gian hơn.
Không gian vật lý	Máy tính Von Neumann cần ít không gian vật lý hơn so với máy tính Kiến trúc Harvard.	Không gian vật lý được yêu cầu nhiều hơn trong Kiến trúc Harvard.
Bộ nhớ trong	Bộ nhớ trong không bị lãng phí vì bộ nhớ và các chương trình chia sẻ cùng một không gian.	Bộ nhớ trong của Harvard bị lãng phí ở đâu đó vì bộ nhớ hướng dẫn và bộ nhớ dữ liệu không thể sử dụng cùng một không gian.
Hướng dẫn chạy	Các hướng dẫn Chạy có thể được lấy từ chương trình được lưu trữ hoặc các hướng dẫn được cung cấp. Vì vậy, cả hai không thể được thực hiện cùng nhau.	Các hướng dẫn đang chạy phức tạp và hơi chậm do đầu vào và hướng dẫn chương trình được lưu trữ trong chương trình được thực hiện đồng thời.

Kiến trúc Von Neumann là gì?

Von Neumann là thiết kế máy tính được sử dụng trong thời xưa. Nhiều máy tính đơn giản vẫn sử dụng thiết kế Von Neumann để sản xuất các máy tính được sử dụng đơn giản hoặc để đào tạo người khác.

Phiên bản cũ hơn của chương trình rất cồng kềnh và trong trường hợp có bất kỳ lỗi nào, toàn bộ hệ thống phải được nối lại và phải thực hiện lại thiết kế. Điều này rất tốn thời gian và tốn kém. Sau một thời gian, phiên bản đã phát triển.

Kiến trúc Von Neumann là một máy tính không thể xử lý dữ liệu được lưu trữ và hướng dẫn cùng một lúc. Điều bất lợi này là do cả dữ liệu được lưu trữ và hướng dẫn đều có cùng một đường dẫn vào.

Điều này cũng làm chậm tốc độ của máy tính là kiến ​​trúc được nhiều người gọi là tắc nghẽn.

Von Neumann đơn giản hơn so với Kiến trúc Harvard và chỉ có một con đường duy nhất để lấy thông tin và hướng dẫn trong máy tính. Một ví dụ về Kiến trúc Von Neumann là một máy tính để bàn được sử dụng để làm toán cơ bản.

Kiến trúc Harvard là gì?

Kiến trúc Harvard là máy tính yêu cầu hai bộ xử lý RAM và ROM riêng biệt. Vì RAM và ROM tách biệt nên nhu cầu về phần cứng cũng tăng lên trong các loại kiến ​​trúc này.

Các chương trình đã được cài đặt sẵn trong các hệ thống này và do đó khi có đầu vào từ người dùng. Họ có thể truy cập các hướng dẫn và nhập chúng cùng một lúc. Điều này cản trở tốc độ của hệ thống.

CPU Kiến trúc Harvard đã được phát triển nhiều trong vài năm qua. Việc sử dụng bộ nhớ chính cần được theo dõi vì nó ảnh hưởng đến hiệu suất của máy tính.

Bộ nhớ chính được sử dụng càng nhiều thì tốc độ của hệ thống càng cao. Bộ nhớ có thể được truy cập nhanh hơn, nhưng nó chỉ có thể hữu ích với một lượng nhỏ do định tuyến tín hiệu.

Kiến trúc Harvard cũng lưu trữ dữ liệu được sử dụng thường xuyên trong bộ đệm.

Kiến trúc có ưu điểm là lưu trữ bộ đệm và cũng thân thiện với nguồn điện. Các ứng dụng của kiến ​​trúc này cho thấy nó được sử dụng trong Bộ xử lý tín hiệu số. Chúng được sử dụng để phát hiện sóng âm thanh trong âm thanh và video.

Kiến trúc Harvard cũng hữu ích trong các bộ vi điều khiển để xử lý dữ liệu. Bộ vi điều khiển có bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ flash.

Sự khác biệt chính giữa Kiến trúc Von Neumann và Harvard

1. Von Neumann là một thiết kế đơn giản so với Kiến trúc Harvard. 
2. Von Neumann có cùng lộ trình hướng dẫn và cài đặt chương trình, trong khi Harvard có các đơn vị riêng cho nó. 
3. Von Neumann có thể nhận hướng dẫn từ người dùng hoặc chương trình, trong khi Harvard có thể nhận cả hai cùng một lúc. 
4. Không gian Vật lý được yêu cầu nhiều hơn trong kiến ​​trúc Harvard so với Von Neumann. 
5. Bộ nhớ trong trong Kiến trúc Harvard bị lãng phí vì bộ nhớ dữ liệu và bộ nhớ chương trình được lưu trữ khác nhau, trong khi Von Neumann có cùng một không gian cho cả hai. 
6. Tốc độ của Von Neumann cao hơn so với Harvard Neumann.

dự án

1. https://dl.acm.org/doi/abs/10.5555/1059888.1059898
2. https://science.sciencemag.org/content/334/6052/61.abstract