Ada dua jenis arsitektur komputer digital yang menggambarkan fungsionalitas dan implementasi sistem komputer. Salah satunya merupakan arsitektur Von Neumann yang dirancang oleh fisikawan dan matematikawan terkenal John Von Neumann pada akhir 1940-an, dan yang lainnya adalah arsitektur Harvard yang didasarkan pada komputer berbasis relai Harvard Mark I asli yang menggunakan sistem memori terpisah untuk menyimpan data dan instruksi.
Arsitektur Harvard asli digunakan untuk menyimpan instruksi pada pita berlubang dan data di penghitung elektro-mekanis.
Arsitektur Von Neumann membentuk dasar komputasi modern dan lebih mudah diimplementasikan. Artikel ini membahas dua arsitektur komputer satu per satu dan menjelaskan perbedaan di antara keduanya.
 .
Apa yang dimaksud dengan Arsitektur Von Neumann?
Ini adalah desain teoretis berdasarkan konsep komputer program tersimpan di mana data program dan data instruksi disimpan dalam memori yang sama. Arsitekturnya dirancang oleh matematikawan dan fisikawan terkenal John Von Neumann pada tahun 1945.
Hingga konsep desain komputer Von Neumann, mesin komputasi dirancang untuk satu tujuan yang telah ditentukan sebelumnya yang tidak akan canggih karena pemasangan ulang sirkuit secara manual.
Ide di balik arsitektur Von Neumann adalah kemampuan untuk menyimpan instruksi dalam memori bersama dengan data di mana instruksi beroperasi. Singkatnya, arsitektur Von Neumann mengacu pada kerangka umum yang harus diikuti oleh perangkat keras, pemrograman, dan data komputer.
Arsitektur Von Neumann terdiri dari tiga komponen berbeda: unit pemrosesan pusat (CPU), unit memori, dan antarmuka input/output (I/O).
CPU adalah jantung dari sistem komputer yang terdiri dari tiga komponen utama: Unit Aritmatika dan Logika (ALU), unit kontrol (CU), dan register. ALU bertanggung jawab untuk melakukan semua operasi aritmatika dan logika pada data, sedangkan unit kontrol menentukan urutan aliran instruksi yang perlu dijalankan dalam program dengan mengeluarkan sinyal kontrol ke perangkat keras.
Register pada dasarnya adalah lokasi penyimpanan sementara yang menyimpan alamat instruksi yang perlu dijalankan.
Unit memori terdiri dari RAM, yang merupakan memori utama yang digunakan untuk menyimpan data dan instruksi program. Antarmuka I/O memungkinkan pengguna untuk berkomunikasi dengan dunia luar seperti perangkat penyimpanan.
Apa yang dimaksud dengan Arsitektur Harvard?
Ini adalah arsitektur komputer dengan penyimpanan dan jalur sinyal yang terpisah secara fisik untuk data dan instruksi program.
Tidak seperti arsitektur Von Neumann yang menggunakan satu bus untuk mengambil instruksi dari memori dan mentransfer data dari satu bagian komputer ke bagian lain, arsitektur Harvard memiliki ruang memori terpisah untuk data dan instruksi.
Kedua konsep tersebut serupa kecuali cara mereka mengakses ingatan. Gagasan di balik arsitektur Harvard adalah membagi memori menjadi dua bagian – satu untuk data dan satu lagi untuk program.
Istilah ini didasarkan pada komputer berbasis relai Harvard Mark I asli yang menggunakan sistem yang memungkinkan data dan transfer serta pengambilan instruksi dilakukan pada waktu yang bersamaan.
Desain komputer dunia nyata sebenarnya didasarkan pada arsitektur Harvard yang dimodifikasi dan biasanya digunakan dalam mikrokontroler dan DSP (Digital Signal Processing). 
Perbedaan antara Von Neumann dan Arsitektur Harvard
Dasar-dasar Arsitektur Von Neumann dan Harvard
Arsitektur Von Neumann adalah desain komputer teoretis berdasarkan konsep program tersimpan di mana program dan data disimpan dalam memori yang sama.
Konsep ini dirancang oleh ahli matematika John Von Neumann pada tahun 1945 dan saat ini berfungsi sebagai dasar dari hampir semua komputer modern.
Arsitektur Harvard didasarkan pada model komputer berbasis relai Harvard Mark I asli yang menggunakan bus terpisah untuk data dan instruksi.
Sistem Memori Arsitektur Von Neumann dan Harvard
Arsitektur Von Neumann hanya memiliki satu bus yang digunakan untuk pengambilan instruksi dan transfer data, dan operasi harus dijadwalkan karena tidak dapat dilakukan pada waktu yang sama. Arsitektur Harvard, di sisi lain, memiliki ruang memori terpisah untuk instruksi dan data, yang secara fisik memisahkan sinyal dan penyimpanan untuk kode dan memori data, yang pada gilirannya memungkinkan untuk mengakses setiap sistem memori secara bersamaan.
Pemrosesan Instruksi Von Neumann dan Arsitektur Harvard
Dalam arsitektur Von Neumann, unit pemroses membutuhkan dua siklus clock untuk menyelesaikan sebuah instruksi.
Prosesor mengambil instruksi dari memori pada siklus pertama dan menerjemahkannya, dan kemudian data diambil dari memori pada siklus kedua.
Dalam arsitektur Harvard, unit pemrosesan dapat menyelesaikan instruksi dalam satu siklus jika strategi perpipaan yang tepat tersedia.
Biaya Arsitektur Von Neumann dan Harvard
Karena instruksi dan data menggunakan sistem bus yang sama dalam arsitektur Von Neumann, ini menyederhanakan desain dan pengembangan unit kontrol, yang pada akhirnya menurunkan biaya produksi menjadi minimal. Pengembangan unit kontrol dalam arsitektur Harvard lebih mahal daripada yang pertama karena arsitekturnya yang rumit yang menggunakan dua bus untuk instruksi dan data.
Penggunaan Arsitektur Von Neumann dan Harvard
Arsitektur Von Neumann terutama digunakan di setiap mesin yang Anda lihat dari komputer desktop dan notebook hingga komputer dan workstation berkinerja tinggi.
Arsitektur Harvard adalah konsep yang cukup baru yang digunakan terutama dalam mikrokontroler dan pemrosesan sinyal digital (DSP).
Von Neumann vs.
Arsitektur Harvard: Bagan Perbandingan
Ringkasan Arsitektur Von Neumann vs. Harvard
Arsitektur Von Neumann mirip dengan arsitektur Harvard kecuali menggunakan satu bus untuk melakukan pengambilan instruksi dan transfer data, sehingga operasi harus dijadwalkan.
Arsitektur Harvard, di sisi lain, menggunakan dua alamat memori terpisah untuk data dan instruksi, yang memungkinkan untuk memasukkan data ke dalam kedua bus secara bersamaan.
Namun, arsitektur yang kompleks hanya menambah biaya pengembangan unit kontrol terhadap biaya pengembangan yang lebih rendah dari arsitektur Von Neumann yang kurang kompleks yang menggunakan satu cache terpadu.