MODEL VON NEUMANN DAN NON VON NEUMANN

1.    1.  Model Van 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. Contoh dari mikrokontroler yang memakai arsitektur Von Neumann adalah keluarga 68HC05 dan 68HC11 dari Motorola. 

Sebaliknya, arsitektur Harvard memiliki dua memori yang terpisah satu untuk program (ROM) dan satu untuk data (RAM). Intel 80C51, keluarga Microchip PIC16XX, Philips P87CLXX dan Atmel AT89LSXX adalah contoh dari mikroprosesor yang mengadopsi arsitektur Harvard. Kedua jenis arsitektur ini masing-masing memiliki keungulan tetapi juga ada kelemahannya. 

a.       Diagram blok

b.      Cara kerja

Keahlian atau cara kerja dari Von Neumann terletak pada bidang teori game yang melahirkan konsep seluler automata, teknologi bom atom, dan komputasi modern yang kemudian melahirkan komputer. Kegeniusannya dalam matematika telah terlihat semenjak kecil dengan mampu melakukan pembagian bilangan delapan digit (angka) di dalam kepalanya. Dipicu ketertarikannya pada hidrodinamika dan kesulitan penyelesaian persamaan diferensial parsial nonlinier yang digunakan, Von Neumann kemudian beralih dalam bidang komputasi. Sebagai konsultan pada pengembangan ENIAC, dia merancang konsep arsitektur komputer yang masih dipakai sampai sekarang. Arsitektur Von Nuemann adalah komputer dengan program yang tersimpan (program dan data disimpan pada memori) dengan pengendali pusat, I/O, dan memori.

Yang menjadi keunggulan cara kerjanya yait unit pemrosesan sentral (CPU), yang memungkinkan seluruh fungsi komputer untuk dikoordinasikan melalui satu sumber tunggal. Adapun cara kerja model Von Neumann, yaitu :

• Main memory menyimpan data dan program
• BUS mentransfer data, alamat dan mengontrol signal. Baik itu dari atau ke memory maupun dari atau ke perangkat lainnya.
• CPU
• Control Unit menangkap intruksi dan mengeksekusinya.
• ALU (Arithmetic Logic Unit) melakukan operasi (menambah, mengurangi, dll)
• Register 9Fast Memory) menyimpan hasil sementara dan informasi kontrol (alamat instruksi berikutnya).
• Perangkat I/O menjadi tepat penghubung antara user dan komputer
  a.       Keunggulan
  Keuntungan lain dengan arrrsitektur Von Neumann adalah pada fleksibilitas pengalamatan program dan data. Biasanya program selalu ada di ROM dan data selalu ada di RAM. Arsitektur Von Neumann memungkinkan prosesor untuk menjalankan program yang ada didalam memori data (RAM). Misalnya pada saat power on, dibuat program inisialisasi yang mengisi byte di dalam RAM. Data di dalam RAM ini pada gilirannya nanti akan dijalankan sebagai program. Sebaliknya data juga dapat disimpan di dalam memori program (ROM). Contohnya adalah data look-up-table yang ditaruh di ROM. Data ini ditempatkan di ROM agar tidak hilang pada saat catu daya mati. Pada mikroprosesor Von Neumann, instruksi yang membaca data look-up-table atau program pengambilan data di ROM, adalah instruksi pengalamatan biasa. Sebagai contoh, pada mikrokontroler 8bit Motorola 68HC11 program itu ditulis dengan : 
  LDAA $4000 ; A <-- $4000
  Program ini adalah instruksi untuk mengisi accumulator A dengan data yang ada di alamat 4000 (ROM).
  Instruksi tersebut singkat hanya perlu satu baris saja. Pada prinsipnya, kode biner yang ada di ROM atau di RAM bisa berupa program dan bisa juga berupa data. 
  
  
  b.      Kekurangan
  Arsitektur Von Neumann bukan tidak punya kelemahan, diantaranya adalah 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. Selain itu bandwidth program harus sama dengan banwitdh data. Jika memori data adalah 8 bits maka program juga harus 8 bits. Satu instruksi biasanya terdiri dari opcode (instruksinya sendiri) dan diikuti dengan operand (alamat atau data). Karena memori program terbatas hanya 8 bits, maka instruksi yang panjang harus dilakukan dengan 2 atau 3 bytes. Misalnya byte pertama adalah opcode dan byte berikutnya adalah operand. Secara umum prosesor Von Neumann membutuhkan jumlah clock CPI (Clock per Instruction) yang relatif lebih banyak dan walhasil eksekusi instruksi dapat menjadi relatif lebih lama. 
  c.       Contoh Implementasi
  Kita lihat dengan perkembangan teknologi, bahwa pada zaman sekarang semua komputer konvensional telah menggunakan yaitu model von neumann.
  
  
  2.     Model Non Van Neumann
   
  a.       Diagram blok
   
  b.  Cara kerja
  Yang mana Cara kerjanya adalah satu CPU mengeksekusi instruksi satu persatu dan menjemput atau menyimpan data satu persatu. Adapun karakteristik model SIMD ini :
• Mendistribusi proses ke sejumlah besar hardware.
• Beroperasi terhadap berbagai elemen data yang berbeda
• Melaksanakan komputasi yang sama terhadap semua elemen data

b.      Keunggulan & Kekurangan

Keunggulan dari model ini yaitu setiap prosesor mampu mengeksekusi instruksi-instruksi yang sama dari data yang berbeda. Namun belum tentu juga model ini unggul sepenuhnya.

Kekurangan dari model ini adalah anya dapat melakukan satu instruksi dalam satu waktu.
Contoh implementasi model ini adalah pada komputer ILLIAC IV, MPP, DAP, CM-2, MasPar MP-1, dan MasPar MP-2 yang rata-rata merupakan komputer jenis super komputer.

c.   

Referensi :

Electriniclub.com
http://www.ask.com/web?l=dis&o=15185&qsrc=2869&q=model%20von%20neumann

Arsitektur-microprosesor-von-neumann-dan.html

Cara kerja system computer_blog ikhsan.html