La macchina di Von Neumann pone la soluzione al problema di rendere i calcolatori di applicabilità generale (general purpose). Quest'ultimi sono caratterizzati da un'ipotesi fondamentale: sia i dati che le istruzioni possono essere codificati in formato digitale, cosi che uno stesso dispositivo può essere utilizzato per memorizzarli entrambi. Un calcolatore general purpose è un sistema caratterizzato da tre sottoinsiemi interconnessi.
Il sottoinsieme di memorizzazione può contenere sia istruzioni che dati . Il sottoinsieme di elaborazione chiamato generalmente "Central Processing Unit" (CPU), ovvero l'unità centrale di elaborazione opera sequenzialmente. Legge dal sottoinsieme di memorizzazione un'istruzione, e quindi gli eventuali dati su cui l'istruzione deve operare, esegue l'istruzione e scrive nel sottoinsieme di memorizzazione il risultato dell'esecuzione. Attraverso il sottoinsieme di interfaccia si forniscono al sistema i dati da trattare e le istruzioni da eseguire, e vengono poi presentati i risultati delle elaborazioni effettuate. Il fatto che le istruzioni vengano "caricate" attraverso un dispositivo di interfaccia rende i sistemi basati su questa architettura particolarmente versateli e di fatto programmabili. Il programma non è parte della componente hardwere del sistema (come nei calcolatori macchina), ma è interamente softwere. Per questa ragione i sistemi di elaborazione basati sull'architettura di Von Neumann vengono detti a "programma memorizzato" in contrapposizione ai sistemi precedenti "a programma cablato". Questa caratteristica ha contribuito a creare nuova attenzione nei confronti degli strumenti per l'elaborazione dell'informazione formali, e in particolar modo sull'algoritmica: disciplina che dato un problema applicativo mira ad individuare una serie di istruzioni (algoritmo) che consentono di ottenere la soluzione. L'individuazione della soluzione e l'utilizzo di tale soluzione sono attività distinte . La prima fase, cioè la scrittura dell'algoritmo, è a carico degli essere umani, i calcolatori rimangono in genere ottimi esecutori di algoritmi.
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