Von Neumannin arkkitehtuuri on varhainen, vaikutusvaltainen laskentarakenne. Se koostuu pääasiassa muistisiruista, jotka kykenevät sekä säilyttämään että käsittelemään tietoja. Jokaisella sirulla on kyky suorittaa erilaisia tehtäviä sen mukaan, miten sitä edeltävä toiminto vaikuttaa siihen. Tässä arkkitehtuurissa jokaisella tietokoneella olisi muisti, lähtö- ja tulomekanismit, keskusohjaus, keskusaritmetiikan paikka ja ulkoinen tallennus.
Von Neumann -arkkitehtuurilla varustetut tietokoneet tunnetaan tallennettuina ohjelmina. Tämä tarkoittaa, että tietokone ei tarvitse ulkoisia kytkimiä tai muita vaikutuksia toimiakseen. Kaikki ohjeet ja tiedot tallennetaan RAM-muistiin.
Von Neumannin arkkitehtuurin loi 1940 -luvun puolivälissä uraauurtava tietojenkäsittelytieteilijä John von Neumann. Syntynyt vuonna 1903, hän kirjoitti myös useita matematiikan papereita, joilla oli erittäin vaikuttavia teorioita, joita on käytetty vuosikymmenien ajan. Hän kuvasi toiminnallisen tietokoneen luomiseen tarvittavaa rakennetta yhdessä näistä papereista. Tämä ohjelmointirakenne muodostaa perustan huomattavalle osalle nykyistä laskenta -arkkitehtuuria.
Ennen Von Neumann -järjestelmää tietokoneet oli lähinnä suunniteltu eikä ohjelmoitu. Kun kone oli koottu, se pystyi suorittamaan vain yhden toiminnon. Tietokoneen toiminnan muuttamiseksi oli tarpeen langata uudelleen, lisätä komponentteja tai muutoin muuttaa koneen fyysistä rakennetta.
Vaikka monilla nykyaikaisilla tietokoneilla on edelleen jonkin verran perusta Von Neumann -arkkitehtuurissa, jotkut ohjelmoijat ovat alkaneet hylätä konseptin tehokkaampien mallien löytämiseksi. Von Neumannin pullonkaulana tunnettu ilmiö on yksi rakenteen ensisijaisista ongelmista. Pullonkaulan ongelma on se, että tietoja ja tietoja käsittelevät toiminnot jakavat saman väylän, joka on näiden elementtien kuljetustapa. Tämä vaikuttaa järjestelmän tehokkuuteen ja kokonaiskykyyn.
Nykyaikana tämä arkkitehtuuri on usein korvattu Harvardin arkkitehtuurilla. Se on myös tallennetun ohjelmatyypin arkkitehtuuri. Harvardin arkkitehtuuri hallitsee tallennusta, tietoja ja ohjeita samalla tavalla, mutta sillä on enemmän resursseja tiedon siirtämiseen. Rakenteessa on omat dataväylät ohjeiden ja muistin siirtämiseen, joten useampia toimintoja voi toimia samanaikaisesti. Vaikka Harvardin arkkitehtuurin suosio on kasvanut, on silti joitain, jotka haluavat yksinkertaisempaa Von Neumann -arkkitehtuuria, joka voi olla helpommin käytettävä formaatti erityisesti aloittelijoille.