Von-Neumann-Prinzipien
Der klassische Universalrechner besteht logisch aus den Funktionseinheiten Speicher, in dem Daten und Programme gespeichert werden,
Leitwerk, das den Programmablauf steuert,
Rechenwerk, in dem arithmetische und logische Operationen ausgeführt werden,
Eingabegeräte, über die Daten und Programme eingegeben werden, und
Ausgabegeräte, über die Daten und Programme ausgegeben werden.
Die Struktur des Rechners ist unabhängig von dem Auftrag, den er zu bearbeiten hat. Für jedes Programm muss eine vollständige Bearbeitungsvorschrift (das Programm) über die Eingabeeinheit eingegeben uns im Speicher abgelegt werden. Erst dieses Programm macht den Rechner arbeitsfähig.
Programm und Daten werden in demselben Speicher abgelegt.
Der Speicher ist linear strukturiert. Er besteht aus gleichgroßen, nummerierten Speicherzellen. Die entsprechende Zellennummer heißt Adresse. Der Inhalt jeder Speicherzelle, sei es eine Date oder ein Programmbefehl, ist über die Adresse abruf- und veränderbar.
Programme bestehen aus einer Folge von Befehlen, die bei der Programmausführung einzeln interpretiert werden können. Es entsteht ein Zyklus der aus dem Holen, Decodieren und Ausführen eines einzelnen Befehls besteht. In der Regel sind die Befehle in aufeinanderfolgenden Zellen abgespeichert, wodurch insbesondere das Holen des nächsten Befehls erleichtert wird, weil die Befehlsadresse jeweils nur um eins erhöht zu werden braucht.
Es gibt Sprungbefehle, mit denen Abweichungen von der gespeicherten Reihenfolge der Befehle realisiert werden können, indem der Befehlszähler auf einen beliebigen Wert gesetzt wird.
Darüber hinaus kann der deterministische Programmablauf innerhalb gewisser Grenzen durch bedingte Sprungbefehle unterbrochen werden. Der Befehlszähler erhält seine Werte in der Abhängigkeit von einer Bedingung. Entscheidungen können abhängig von Eingabedaten oder Ergebnissen gefällt werden.
Alle Informationen werden binär dargestellt.
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