Arsitektur Komputer Von Neumann dan Arsitektur Komputer Harvard.

Arsitektur von Neumann

Arsitektur Von Neumann adalah arsitektur komputer yang menempatkan program (ROM=Read Only Memory) dan data (RAM=Random Access Memory) dalam peta memori yang sama. Arsitektur ini memiliki address dan data bus tunggal untuk mengalamati program (instruksi) dan data. Arsitektur von Neumann atau Mesin Von Neumann merupakan arsitektur yang diciptakan oleh John von Neumann pada tahun 1903-1957. Yang mana hampir semua komputer saat ini menggunakan Arsitektur buatan John Von Neumann. Arsitektur Von Neumann ini menggambarkan komputer dengan empat bagian utama yaitu:

• Unit Aritmatika dan Logis (ALU)
• unit kontrol (CU)
• memori
• alat masukan I/O

Diagram blok hubungan antara komponen CPU:

Diagram Arsitektur Von Neumann:

Cara kerja:

1. Komunikasi Antara Memori dan Unit Pengolahan
   Komunikasi antara memori dan unit pengolahan terdiri dari dua register :


• Alamat memori Register (MAR).
• Memori data Register (MDR


Untuk membaca:
• Alamat lokasi diletakkan Maret.
• Memori diaktifkan untuk membaca.
• Nilai ini dimasukkan ke dalam MDR oleh memori.


Untuk menulis:
• Alamat lokasi diletakkan Maret
• Data dimasukkan ke dalam MDR.
• Tulis Aktifkan sinyal menegaskan.
• Nilai dalam MDR ditulis ke lokasi yang ditentukan.


2. CPU


• Hardware unit seperti ALU , register, memori, dll, yang dihubungkan bersama ke dalam jalur data.
• Aliran bit sekitar jalur data-dikendalikan oleh "gerbang" yang memungkinkan bit mengalir atau tidak mengalir (off) melalui jalur data.
• Instruksi biner (1 = on, 0 = off) yang mengontrol aliran yang disebut micro-instruksi.











3. Memori Operasi
   Ada dua operasi kunci pada memori:
   
• fetch( address ) nilai kembali tanpa mengubah nilai yang disimpan di alamat itu.
• store( address, value ) menulis nilai baru ke dalam sel pada alamat yang diberikan.

Keuntungan model Von Neumann:

1. Fleksibilitas pengalamatan program dan data.
2. Program selalu ada di ROM dan data selalu ada di RAM.
3. Arsitektur Von Neumann memungkinkan prosesor untuk menjalankan program yang ada didalam memori data (RAM).

 Kelemahan model Von Neumann:

1. Bus tunggalnya itu sendiri. Sehingga 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. Jika memori data adalah 8 bits maka program juga harus 8 bits.
3. prosesor Von Neumann membutuhkan jumlah clock CPI (Clock per Instruction) yang relatif lebih banyak sehingga eksekusi instruksi dapat menjadi relatif lebih lama.

 Arsitektur Komputer Harvard.

Arsitektur Harvard memiliki dua memori yang terpisah satu untuk program (ROM) dan satu untuk data (RAM), yang mana arsitektur ini merupkan kebalikkan dari arsitektur komputer model von nuemann, jika von neuman mengabungkan ROM dan RAM menjadi satu maka arsitektur harvard maka kedua memori tersebut dipisahkan.

Pada mikroprosesor yang berarsitektur Harvard, overlaping pada saat menjalankan instruksi bisa terjadi. Satu instruksi biasanya dieksekusi dengan urutan fetch (membaca instruksi ), decode (pengalamatan), read (membaca data), execute (eksekusi) dan write (penulisan data) jika perlu. Secara garis besar ada dua hal yang dilakukan prosesor yaitu fetching atau membaca perintah yang ada di memori program (ROM) dan kemudian diikuti oleh executing berupa read/write dari/ke memori data (RAM). Karena pengalamatan ROM dan RAM yang terpisah, ini memungkinkan CPU untuk melakukan overlaping pada saat menjalankan instruksi. Dengan cara ini dua instruksi yang beurutan dapat dijalankan pada saat yang hampir bersamaan. Yaitu, pada saat CPU melakukan tahap executing instruksi yang pertama, CPU sudah dapat menjalankan fetching instruksi yang ke-dua dan seterusnya. Ini yang disebut dengan sistem pipeline, sehingga program keseluruhan dapat dijalankan relatif lebih cepat.

Pada arsitektur Harvard, lebar bit memori program tidak mesti sama dengan lebar memori data. Misalnya pada keluarga PICXX dari Microchip, ada yang memiliki memori program dengan lebar 12,14 atau 16 bits, sedangkan lebar data-nya tetap 8 bits. Karena bandwith memori program yang besar (16 bits), opcode dan operand dapat dijadikan satu dalam satu word instruksi saja. Tujuannya adalah supaya instruksi dapat dilakukan dengan lebih singkat dan cepat.

Kedua hal di atas inilah yang membuat prosesor ber-arsitektur Harvard bisa memiliki CPI yang kecil. PICXX dari Microchip dikenal sebagai mikroprosesor yang memiliki 1 siklus mesin (machine cycle) untuk tiap instruksinya, kecuali instruksi percabangan.

Dari segi kapasitas memori, tentu arsitektur Harvard memberi keuntungan. Karena memori program dan data yang terpisah, maka kavling total memori program dan data dapat menjadi lebih banyak. Mikrokontroler 8bit Motorola 68HC05 memiliki peta memori 64K yang dipakai bersama oleh RAM dan ROM. Oleh sebab itu pengalamatan ROM dan RAM hanya dapat mencapai 64K dan tidak lebih. Sedangkan pada mikrokontroler Intel keluarga 80C51 misalnya, memori program (ROM) dan memori data (RAM) masing-masing bisa mencapai 64K.

Tetapi ada juga kekurangannya, arsitektur Harvard tidak memungkinkan untuk menempatkan data pada ROM. Kedengarannya aneh, tetapi arsitektur ini memang tidak memungkinkan untuk mengakses data yang ada di ROM. Namun hal ini bisa diatasi dengan cara membuat instruksi dan mekanisme khusus untuk pengalamatan data di ROM. Mikroprosesor yang memiliki instruksi seperti ini biasanya disebut ber-arsitektur Modified Harvard. Instruksi yang seperti ini dapat ditemukan pada keluarga MCS-51 termasuk Intel 80C51, P87CLXX dari Philips dan Atmel AT89LSXX.

DIAGRAM BLOK ARSITEKTUR HARDVARD

DIAGRAM ARSITEKTUR MODEL KOMPUTER HARDVARD

Kelebihan Arsitektur Komputer Model Harvard:

• Bandwidth program tidak mesti sama dengan bandwidth data.
• Opcode dan operand dapat dijadikan dalam satu word instruksi saja.
• Instruksi dapat dilakukan dengan lebih singkat dan cepat
• Memori program dan data yang terpisah, maka kavling total memori program dan data dapat menjadi lebih banyak.

Kekurangan Arsitektur Komputer Model Harvard:

• Arsitektur Harvard tidak memungkinkan untuk menempatkan data pada ROM.
• arsitektur in tidak memungkinkan untuk mengakses data yang ada di ROM

sumber

http://pujiliswarapolinpdg.blogspot.com/2005/10/1.html

http://dejavapoetra.blogspot.com/2011/10/arsitektur-komputer-von-neumann-harvard.html#
http://himaelektropnp.blogspot.com/2011/02/arsitektur-mikroprosesor-von-neuman-dan.html

SHARE