Der Von-Neumann-Rechner ist eine Rechnerarchitektur, die von John von Neumann bereits in den 40er Jahren entwickelt wurde und heute noch in den meisten Rechnerarchitekturen Verwendung findet.

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Aufbau des Von-Neumann-Rechners

Zu dem Grundkonzept des Von-Neumann-Rechners gehören die drei Teilsysteme: Zentraleinheit, Speicher und Ein-Ausgabe-System (I/O), die über Busse miteinander verbunden sind. Bei diesem Grundkonzept sorgt die Zentraleinheit (CPU), ergänzt um ein Steuer- (CU) und Rechenwerk (ALU), für die Ausführung der Rechenoperationen, deren Abarbeitung sequentiell mit Programmbefehlen erfolgt.

Der Speicher stellt den Speicherplatz für Programme und Daten bereit, wobei die Speicherplätze einzeln adressierbar sind. Das über den Prozessor gesteuerte Ein-/Ausgabesystem sorgt für die Darstellung der Ergebnisse auf dem Display oder deren Ausgabe auf anderen Ausgabegeräten.

Charakteristiken des Von-Neumann-Rechners

Der Von-Neumann-Rechner verarbeitet die extern eingegebenen Programme und Daten sequenziell, wobei die Abarbeitung in der Reihenfolge der abgespeicherten Programmbefehle erfolgt. Es besteht die Möglichkeit die sequenziellen Programmschritte durch Sprungbefehle zu unterbrechen.

Bedingt durch den zunehmenden Eisnatz von Mehrkernprozessoren stößt die klassische Von-Neumann-Architektur mit ihrer seriellen Verarbeitung an ihre Grenzen. Als zukünftige alternative Rechnerarchitektur wurde an der Universität von Maryland eine Rechnerarchitektur entwickelt, bei der die Hard- und Software für die parallele Verarbeitung ausgelegt sind. Das Hardwarekonzept nennt sich Explicit Multi-Threading (XMT) und basiert programmierseitig auf der Immediate Concurrent Execution (ICE).