Il modello di un’architettura di un calcolatore descrive la struttura logica e funzionale di un sistema di calcolo, ovvero come sono organizzati i componenti principali e come interagiscono tra loro. Non riguarda l’implementazione elettronica di dettaglio, ma fornisce un modello astratto utile per comprendere il funzionamento del computer, progettare software efficiente e studiare i sistemi operativi.
VON NEUMANN
Caratteristiche
- Un’unica memoria per dati e istruzioni
- CPU composta da unità di controllo e ALU
- Bus condivisi per dati e istruzioni
N.B. Questo modello, concettualmente molto semplice, ha un limite che possiamo identificare con il fenomeno chiamato collo di bottiglia di Von Neumann: dati e istruzioni condividono la stessa memoria e lo stesso unico bus dunque la CPU non può leggere/scrivere istruzioni e dati simultaneamente e gli accessi in memoria sono seriali (assenza di parallelismo).
Il modello di Von Neumann è un modello storico e concettualmente semplice, su cui si basano tutte le architetture moderne, perché definisce la logica fondamentale di CPU, memoria e I/O. Tuttavia, le CPU moderne modificano e ottimizzano questo modello per migliorare le prestazioni:
- utilizzano cache separate per dati e istruzioni
- implementano pipeline e parallelismo
- introducono esecuzione fuori ordine (out-of-order) e altre ottimizzazioni per ridurre il collo di bottiglia di Von Neumann.
COMPONENTI
Un modello di architettura di un calcolatore descrive la struttura logica del sistema e generalmente comprende i seguenti componenti principali: