폰 노이만 구조와 하버드 구조

폰 노이만 구조

존 폰노이만이 제시한 컴퓨터 구조이다. 중앙 처리 장치, 메모리, 프로그램 3가지 요소로 구성된다.

• 중앙 처리 장치(CPU)는 산술 논리 장치와 프로세서 레지스터를 포함한다.
• 컨트롤 유닛은 명령 레지스터와 프로그램 카운터를 포함한다.
• 메모리는 데이터와 명령어들을 저장한다.

데이터 메모리와 프로그램 메모리가 구분되어 있지 않고 하나의 버스를 가진 구조이다.

폰 노이만 구조를 적용하기 전에는 컴퓨터에 다른 작업을 수행할 때마다, 하드웨어 전선을 일일이 재배치하는 작업이 필요했으나, 폰 노이만 구조의 도입을 통해 하드웨어는 그대로 두고, 소프트웨어(프로그램)만 교체함으로써 편의성과 범용성이 향상되었다.

하버드 구조

폰 노이만 구조에서 CPU는 메모리로부터 명령을 읽고, 데이터를 읽고 쓰기도 한다. 그러나 명령과 데이터는 같은 신호 버스와 메모리를 사용하기 때문에 동시에 처리가 불가능하다.

하지만 하버드 구조에서는 명령을 메모리로부터 읽는 것과 데이터를 메모리로부터 읽는 것을 동시에 할 수 있다. 하버드 구조는 본래 명령용 버스와 데이터용 버스로 물리적으로 분할한 컴퓨터 아키텍처를 나타내는 용어다.

• 하버드 구조는 자체 수정 코드(Self-modifying code)를 사용할 수 없다.

• 하버드 구조는 동시에 두개의 메모리에 접근이 가능하다.

• 하버드 구조는 병렬로 메모리 접근이 가능해 더 높은 메모리 대역폭을 제공한다. 그래서 DSP(Digital Signal Processor)같은 실시간 데이터 처리가 중요한 프로세서에서 사용된다.