John von Neumann
John von Neumann (* 28. Dezember 1903 in Budapest, Österreich-Ungarn; † 8. Februar 1957 in Washington, D.C., Vereinigte Staaten) war ein ungarisch-US-amerikanischer Mathematiker.
Von Neumann gilt als einer der Väter der Informatik. Nach ihm wurde die Von-Neumann-Architektur benannt, ein Computer, in dem Daten und Programm binär codiert im selben Speicher liegen.
Von-Neumann-Architektur
1945 beschrieb John von-Neumann sein Konzept erstmals. Das Konzept war damals revolutionär, da zuvor entwickelte Rechner an ein festes Programm gebunden waren. Die meisten der heute gebräuchlichen Computer basieren auf dem Grundprinzip der Von-Neumann-Architektur.
Ein Von-Neumann-Rechner beruht auf folgenden Komponenten, die bis heute in Computern verwendet werden:
- Rechenwerk
- führt Rechenoperationen und logische Verknüpfungen durch
- Steuerwerk
- interpretiert die Anweisungen eines Programms und regelt die Befehlsabfolge
- Bus System
- dient zur Kommunikation zwischen den einzelnen Komponenten
- Speicherwerk
- speichert sowohl Programme als auch Daten, welche für das Rechenwerk zugänglich sind
- Ein-/Ausgabewerk
- steuert die Ein- und Ausgabe von Daten, zum Anwender (Tastatur, Bildschirm) oder zu anderen Systemen (Schnittstellen)
Bus-System
Man unterscheidet drei verschiedene Busse: Adressbus, Datenbus und Steuerbus
- Adressbus
- überträgt Speicheradressen
- Busbreite bestimmt den adressierbaren Speicher
- Datenbus
- überträgt Daten
- Busbreite bestimmte maximale Datenmenge die pro Schritt verarbeitet werden kann
- Steuerbus
- steuert Bus-Vorgänge wie z.B. Lesen oder Schreiben
Arbeitsweise CPU
Logische Schaltung
Durch geschicktes Verknüpfen von Gatter können Schaltungen erzeugt werden, welche Berechnungen durchführen. Im Beispiel lassen sich Binärzahlen stellenweise addieren:
👉 Addierer