Kiến trúc Von Neumann là một mô hình cơ bản và phổ biến trong thiết kế máy tính. Nó được đề xuất bởi nhà toán học và nhà khoa học máy tính John von Neumann vào giữa thế kỷ 20. Cấu trúc máy tính theo kiến trúc Von Neumann bao gồm các thành phần chính sau:

### 1. **Đơn vị điều khiển (Control Unit - CU)**

- **Chức năng**: Đơn vị điều khiển chịu trách nhiệm điều phối hoạt động của các thành phần khác trong máy tính. Nó thực hiện các lệnh từ chương trình, điều khiển luồng dữ liệu giữa bộ nhớ và các phần tử khác, và điều chỉnh hoạt động của bộ xử lý (CPU) theo các lệnh.

### 2. **Đơn vị toán học và logic (Arithmetic and Logic Unit - ALU)**

- **Chức năng**: Đơn vị này thực hiện các phép toán số học (như cộng, trừ, nhân, chia) và các phép toán logic (như AND, OR, NOT). ALU là thành phần chủ yếu trong việc thực hiện các phép toán cần thiết cho chương trình.

### 3. **Bộ nhớ (Memory)**

- **Chức năng**: Bộ nhớ lưu trữ dữ liệu và lệnh chương trình. Trong kiến trúc Von Neumann, bộ nhớ có thể được chia thành hai loại chính:
- **Bộ nhớ chính** (RAM): Lưu trữ dữ liệu và lệnh đang được xử lý. RAM là bộ nhớ có thể đọc và ghi, và dữ liệu trong RAM có thể thay đổi trong suốt quá trình hoạt động của máy tính.
- **Bộ nhớ ROM**: Lưu trữ các lệnh cố định và dữ liệu không thay đổi, thường là phần mềm cơ bản của hệ thống (như BIOS).

### 4. **Đơn vị nhập/xuất (Input/Output Unit - I/O)**

- **Chức năng**: Đơn vị nhập/xuất quản lý việc truyền dữ liệu giữa máy tính và các thiết bị ngoại vi như bàn phím, chuột, màn hình, máy in, và các thiết bị lưu trữ. Nó đảm bảo rằng dữ liệu có thể được nhập vào và xuất ra từ máy tính một cách hiệu quả.

### 5. **Bus hệ thống (System Bus)**

- **Chức năng**: Bus hệ thống là một tập hợp các đường truyền dữ liệu giúp kết nối các thành phần chính của máy tính với nhau. Nó bao gồm:
- **Bus dữ liệu**: Truyền dữ liệu giữa các thành phần.
- **Bus địa chỉ**: Chỉ định địa chỉ bộ nhớ mà dữ liệu sẽ được đọc hoặc ghi.
- **Bus điều khiển**: Truyền các tín hiệu điều khiển và điều phối hoạt động của máy tính.

### **Sơ đồ Cấu Trúc Kiến Trúc Von Neumann**

```
+-----------------+
| Đơn vị điều |
| khiển (CU) |
+-----------------+
|
v
+-----------------+ +-----------------+
| Đơn vị toán | <----> | Bộ nhớ (RAM) |
| học và logic | +-----------------+
| (ALU) |
+-----------------+
|
v
+-----------------+
| Đơn vị nhập/ |
| xuất (I/O) |
+-----------------+
|
v
+-----------------+
| Bus hệ thống |
+-----------------+
```

### **Điểm nổi bật của Kiến trúc Von Neumann**

- **Đặc trưng**: Kiến trúc Von Neumann sử dụng một bộ nhớ chung để lưu trữ cả dữ liệu và lệnh chương trình. Điều này tạo ra một cấu trúc đơn giản và dễ triển khai, nhưng cũng dẫn đến hiện tượng gọi là "hạn chế Von Neumann" khi CPU phải chờ đợi dữ liệu và lệnh từ bộ nhớ.

- **Ứng dụng**: Kiến trúc Von Neumann là cơ sở cho hầu hết các máy tính hiện đại, từ máy tính cá nhân đến máy chủ và các hệ thống nhúng.

Tóm lại, kiến trúc Von Neumann cung cấp một mô hình cơ bản cho thiết kế máy tính, với các thành phần chính là đơn vị điều khiển, đơn vị toán học và logic, bộ nhớ, đơn vị nhập/xuất, và bus hệ thống, cùng với nguyên lý rằng cả dữ liệu và lệnh chương trình đều được lưu trữ trong bộ nhớ chung.