Architektura systemu komputerowego jest istotnym aspektem nowoczesnej informatyki. Odnosi się do projektu i struktury systemu komputerowego, w tym jego komponentów sprzętowych, oprogramowania i protokołów komunikacyjnych. Istnieje kilka rodzajów architektury systemu komputerowego, z których każdy ma unikalne cechy, które sprawiają, że nadaje się do określonych zastosowań. Jedną z takich architektur jest architektura harwardzka, która opiera się na fundamentalnej zasadzie rozdzielenia pamięci na instrukcje i dane.
Architektura von Neumanna, która jest podstawą większości współczesnych komputerów, zakłada, że dane i instrukcje są przechowywane w jednym systemie pamięci. Jednak architektura harwardzka oddziela pamięć dla instrukcji i danych, co pozwala procesorowi na jednoczesne pobieranie instrukcji i danych. Ta cecha sprawia, że architektura harwardzka jest szybsza niż architektura von Neumanna, zwłaszcza w przypadku złożonych obliczeń i dużych zbiorów danych.
Architektura procesora odnosi się do struktury procesora i sposobu, w jaki wykonuje on instrukcje. Elementy składające się na architekturę procesora obejmują jednostkę arytmetyczno-logiczną (ALU), jednostkę sterującą, jednostkę zarządzania pamięcią (MMU) oraz system wejścia/wyjścia (I/O). Jednostka ALU wykonuje operacje arytmetyczne i logiczne, podczas gdy jednostka sterująca zarządza przepływem danych między procesorem a pamięcią. Jednostka MMU zarządza pamięcią, a system wejścia/wyjścia obsługuje operacje wejścia i wyjścia.
W systemie komputerowym zgodnym z założeniami von Neumanna istnieje pojedynczy system pamięci zarówno dla instrukcji, jak i danych. Oznacza to, że procesor musi sekwencyjnie pobierać instrukcje i dane, co może spowolnić działanie systemu. W przeciwieństwie do tego, system komputerowy oparty na architekturze harwardzkiej ma oddzielne systemy pamięci dla instrukcji i danych, co pozwala procesorowi na jednoczesne pobieranie instrukcji i danych, co skutkuje większą szybkością przetwarzania.
Charakterystyka architektury systemu komputerowego obejmuje jego wydajność, skalowalność, elastyczność i niezawodność. Architektura harwardzka znana jest z wysokiej wydajności i skalowalności, dzięki czemu idealnie nadaje się do zastosowań wymagających szybkiego przetwarzania i dużych zbiorów danych. Może jednak nie być tak elastyczna lub niezawodna jak inne architektury, takie jak architektura von Neumanna, która jest bardziej wszechstronna i szeroko stosowana w większości nowoczesnych systemów komputerowych.
Podsumowując, architektura harwardzka to architektura systemu komputerowego, która oddziela pamięć na instrukcje i dane, co skutkuje większą szybkością przetwarzania i wysoką wydajnością. Ma ona określone komponenty, w tym ALU, jednostkę sterującą, MMU i system I/O, które współpracują ze sobą w celu wykonywania instrukcji i zarządzania pamięcią. Chociaż ma kilka zalet, takich jak wysoka wydajność i skalowalność, może nie być tak elastyczny lub niezawodny jak inne architektury. Zrozumienie cech i komponentów architektury harwardzkiej jest niezbędne dla każdego, kto interesuje się architekturą systemów komputerowych i nowoczesnymi obliczeniami.
Architektura von Neumanna opiera się na idei przechowywania instrukcji programu i danych w tej samej przestrzeni pamięci, umożliwiając traktowanie instrukcji jako danych i odpowiednie manipulowanie nimi. Architektura ta centralizuje funkcję przetwarzania w pojedynczej jednostce przetwarzania, która pobiera instrukcje i dane z pamięci, wykonuje je i przechowuje wyniki z powrotem w pamięci.