La arquitectura de von Neumann también es conocida como la arquitectura Princeton o arquitectura del modelo de John Neumann; el cual para el año 1945 describió el mismo John Neumann como una arquitectura para computadoras, que se basa en esta misma descripción; por lo que el primer borrador que se realizó de esta arquitectura de computadoras fue un informe sobre EDVCA.
La arquitectura de von Neumann logra describir un diseño de computador digital, en donde este consta de diversas partes de un procesador electrónico, la unidad de procesamiento contiene unas instrucciones y un contador de programas, además de tener una memoria de almacenamiento no solo de datos de almacenamiento de datos masivos externos sino que también puede almacenar mecanismos de entrada y de salida.
El programa almacenado del computador ha ido evolucionando; por lo que ahora no puede ocurrir una extracción de instrucciones y una operación de datos de manera simultánea, esto sucede porque comparten un bus en común; ya que esto recibe un nombre diferente, siendo así el cuello de botella de van Neumann y este va a limitar el rendimiento del programa en general.
Es posible hacer una comparación del diseño de von Neumann con el diseño de Harvard, en donde el de van Neumann es mucho más sencillo y simple y a su vez moderno; debido a que también es un programa de almacenamiento que tiene un conjunto que se dedica a las direcciones y buses de datos los cuales leen dichos datos desde la memoria, y pude escribir los mismos datos en la misma memoria.
Por otra parte podemos explicar que una máquina de von Neumann posee 5 pares básicas, las cuales no pueden faltar, siendo las siguientes.
- Una memoria.
- Una unidad aritmética lógica.
- La unidad que controla los programas.
- Dispositivos de entrada.
- Dispositivos de salida.
En donde la memoria tiene 4096 palabras y un total de 40 bits cada una, además de esto cada palabra puede tener dos instrucciones de 20 bits cada una para tener un número entero de 39 bits. Por otro lado las instrucciones tendrán un valor de 8 bits, los cuales serán dedicados a señalar el tiempo de las mismas instrucciones; por lo que también tendrá un total de 12 bits que van a especificar algunas de las 4096 palabras que tiene la memoria.
Cuello de botella de la arquitectura de von Neumann
El cuello de botella de von Neumann es generado por un canal de transmisión de los datos comprimidos de un CPU y una memoria, en donde este rendimiento es limitado, ya que usa una tasa de transferencia de datos, por otra parte el bajo rendimiento es entre la CPU la memoria.
Por otra parte las computadoras modernas tienen una velocidad de comunicación entre la memoria y la CPU mucho más baja; por lo tanto se reduce el rendimiento del procesador, y así limita la velocidad de un proceso eficaz; esto sucede sobre todo cuando la cantidad de datos que se requieren procesar son en grandes cantidades.
Por otra parte la CPU se verá afectada; ya que se verá forzada a esperar que los datos necesarios lleguen de manera continua desde la memoria o hasta la memoria. Por esta razón el cuello de botella de von Neumann es considerado un problema de gravedad, porque la velocidad de procesamiento de los datos y la cantidad de memoria se ven aumentados de manera mucho más rápida; por lo que el rendimiento de la transferencia de datos también se verá en un aumento.
