معماری فون نویمان

معماری وُن نویمان ( به انگلیسی: Von Neumann architecture ) ، یک مدل طراحی برای یک رایانهٔ ارقامی است که از یک واحد پردازش مرکزی و یک حافظهٔ مجزا مستقل برای نگه داری از اطلاعات و دستورالعمل ها استفاده می کند. این طراحی به خاطر جان فون نویمان ( دانشمند علوم رایانه ای ) نامگذاری شده است. از این قبیل رایانه ها، کار یک ماشین تورینگ را انجام می دهند و یک معماری ترتیبی دارند.
یک رایانهٔ ارقامی با برنامهٔ ذخیره شده به گونه ای است که دستورهای برنامه ریزی شده مانند داده ها را در حالت خواندنی - نوشتنی در حافظه دسترسی تصادفی ( RAM ) نگه داری می کند.
از معماری این مدل استنتاج می شود چون گذرگاه ها بین واحدها به اشتراک گذاشته شده اند بنابراین در هر لحظه فقط یکی از حالت های آوردن دستورها یا انجام عملیات روی داده ها صورت می گیرد که به آن گلوگاه فون نیومن می گویند.
کامپیوترهای اولیه دارای برنامه های مشخص و ثابتی بوده اند. برخی از کامپیوترهای امروزین برای سادگی و یا اهداف آموزشی هنوز از طراحی این کامپیوترها استفاده می کنند؛ مثلاً ماشین حساب های رومیزی ( در اصل ) نیز یک کامپیوتر برنامه ثابت محسوب می شود، چرا که تنها می تواند به پردازش اعداد و اِعمال عملگرهای ریاضیاتی بپردازد و از آن نمی توان برای اجرای یک برنامه ی پردازش واژه و یا بازی کردن استفاده کرد. تغییر برنامه چنین کامپیوترهایی نیاز به تغییر مدارهای آن و در کل تغییر ساختار و طراحی جدیدی دارد. کامپیوترهای اولیه آن قدر هم برای کار خاصی برنامه ریزی نشده بودند؛ یعنی غالباً طراحی آن ها به گونه ای بود که برای کار خاصی قابل استفاده باشد تا برنامه ی آن ها. برنامه ریزی دوباره یک کامپیوتر، اگر اصلاً ممکن هم بود، فرایند بسیار دشواری می طلبید؛ فرایندی که با فلوچارت ها و کاغذهای یادداشت شروع می شد و سپس با طراحی های جزئی و مهندسی - شده و کار طاقت فرسایی چون مداربندی دستی و بازسازی ماشین همراه می شد. نصب و رفع اشکال یک برنامه روی انیاک می توانست سه هفته زمان برد. با پیشنهاد کامپیوتر برنامه - دار، اوضاع دگرگون شد. یک کامپیوتر برنامه - دار، به همراه طراحی فیزیکی خود، مجموعه ای دستورالعمل را شامل می شود و می تواند در حافظه مجموعه ای از دستوراتی ( برنامه ها ) را برای محاسبات ذخیره کند. طرح برنامه داربودن کامپیوتر قابلیت خودتغییردهندگی یک کد را فراهم می کند. یکی از انگیزه های اولیه داشتن کد خودتغییردهنده نیاز به برنامه ای با توانایی افزایش و یا در غیر این صورت بهبود قسمت آدرس دستورات، بود؛ چرا که در طراحی های اولیه، اپراتورها، خود مجبور به انجام دستی آن ها بودند. البته با گسترش ثبات های شاخص و آدرس دهی غیرمستقیم به عنوان اجزای معماری کامپیوتر، اهمیت این مورد کمرنگ تر شد. فایده دیگر برنامه - داربودن کامپیوتر، نشاندن داده های پراستفاده در جریان دستورات بوسیله آدرس دهی فوری بود. امروزه دیگر کدهای خودتغییردهنده چندان مورد توجه نیستند چرا که فهم و رفع اشکالات آن ها دشوار و همچنین تحت پردازش خط لوله های مدرن و نقشه های حافظه نهان ناکارآمد است.