Wat prinsipe net oerienkomt mei de von Neumann arsjitektuer? Hoe't de masine wurken fan Von Neumann?

Hjoed is it dreech te leauwen, mar kompjûters, sûnder dêr't in soad kin net mear yntinke myn libben, dêr wienen mar in pear 70 jier lyn. Ien fan harren, dy't makke in beslissende bydrage oan harren oprjochting, wie in Amerikaansk wittenskipper Dzhon Fon Neyman. Hy stelde dat de prinsipes dêr't de mearderheid fan 'e kompjûter en wurket oant hjoed de dei. Tink oan hoe't de von Neumann masine.

Koarte biografyske ynformaasje

Yanosh Neyman is berne yn 1930 yn Boedapest, yn in tige begoedige Joadske famylje dy't koe dêrnei krije in titel fan adel. Fan jongs ôf waard er ûnderskiedt him troch treflik kapasiteiten op alle mêden. Op 23, Neumann hat ferdigene syn PhD proefskrift op it mêd fan de eksperimintele natuerkunde en skiekunde. Yn 1930, de jonge wittenskipper waard útnoege om te wurkjen yn 'e Feriene Steaten, Princeton University. Tagelyk Neumann wie ien fan de earste leden fan it Ynstitút foar Advanced Study, dêr't er wurke as professor oant syn dea. Neumann wittenskiplike ynteresses wiene hiel breed. Yn it bysûnder, is it ien fan de grûnlizzers fan de kwantummeganika en matapparata konsept fan sellulêre automaton.

Bydrage oan Computer Science

Foardat wy útfine hokker prinsipe net foldwaan oan de Von Neumann arsjitektuer, dan sil nijsgjirrich om te learen oer hoe't it wittenskipper kaam ta it idee fan it meitsjen fan in moderne kompjûter type.

Being in ekspert op it mêd fan wiskunde eksploazjes en shock weagen yn de iere 1940s, von Neumann wie in wittenskiplik adviseur oan ien fan 'e laboratoariums fan munysje Buro fan de Feriene Steaten Leger. Yn 'e hjerst fan 1943, kaam hy yn Los Alamos te dwaan oan de ûntwikkeling fan Manhettenskogo projekt oan de persoanlike útnoeging fan har lieder Roberta Oppengeymera. taak krêft om te berekkenjen de implosive kompresje fan 'e atoombom lading oant in krityske massa is set foar him. Om los it nedich grut Computing, dy't earst útfierd op 'e kant-holden rekkenmasines, en letter op IBM syn meganyske tabs, mei help punch kaarten.

Von Neumann de kunde mei de ynformaasje oer de fuortgong fan 'e skepping fan electro-meganyske en folslein elektroanyske kompjûters. Rillegau waard er oanlutsen ta de ûntwikkeling fan EDVAC en ENIAC kompjûters, resultearret yn it wurk begûn er it skriuwen "De earste ûntwerp fan it rapport op de EDVAC», bleau ûnfoltôge, dêr't er presintearre oan de wittenskiplike mienskip in folslein nij idee, wat moat wêze de kompjûter arsjitektuer.

De prinsipes fan von Neumann

Ynformatika yn 1945 kaam ta in stil, as alle kompjûters wurde opslein yn syn ûnthâld it oantal ferwurke yn de 10e foarm, in programma foar performing operaasjes waarden ynsteld troch it ynstellen yn in patch paniel jumpers.

Dit sterk beheind de krêft fan kompjûters. De echte trochbraak wie it prinsipe fan Von Neumann. Koart se kin útdrukt wurde yn ien sin: de oergong nei it binêr getal systeem en it prinsipe fan in opsleine programma.

analyze fan

Tink oan de útgongspunten op hokker basearre is op de klassike von Neumann masine struktuer, yn mear detail:

1. Gean nei it binaire systeem fan de desimale

Dit prinsipe Neumann arsjitektuer kinne it gebrûk fan betreklik ienfâldige logika apparaat.

2. Software behear fan elektroanyske Computing masine

Kompjûter operaasje wurdt regele troch in set fan kommando 's dy' t útfierd iene nei de oare. Untjouwing fan de earste masine mei in programma opslein yn it ûnthâld, markearre it begjin fan de moderne programmearring.

3. Gegevens en programma wurde opslein yn kompjûter ûnthâld tegearre

Yn dit gefal, beide gegevens en programma ynstruksjes hawwe deselde wize fan skriuwen yn 'e binaire systeem, sadat yn bepaalde situaasjes oer hjar is mooglik te fieren deselde aksjes as de gegevens.

investigation

Boppedat, de arsjitektuer Fonneymanovskoy masine hat de folgjende funksjes:

1. It ûnthâld lokaasjes hawwe adressen dy't nûmere efterinoar

Troch it brûken fan dit prinsipe, waard it mooglik te brûken fariabelen yn programmearring. Yn it bysûnder, op elk momint, kinne jo ferwize nei in bepaalde oantinken lokaasje troch syn adres.

2. De mooglikheid fan in foarweardlike tûke yn it programma

Sa't al neamd, it programma kommando moatte útfiere sequentially. Lykwols, it ferskafte de mooglikheid om de oergong nei eltse part fan de koade.

Hoe wurket it von Neumann machine

Dit wiskundige model bestiet út opslach (ûnthâld) , in rekkenboek logika ienheid (ALU), kontrôle, en ynbring en útfierapparaten oan. Alle programma ynstruksjes binne skreaun yn it ûnthâld sellen leit yn 'e buert, en de gegevens foar de ferwurking se - yn willekeurige lokaasjes.

Any team moat bestean út:

• oanjout hokker operaasje moat útfierd wurde;
• ûnthâld sel adressen dêr't wurde bewarre de oarspronklike gegevens, sei operaasje oanbelangjende;
• sel adressen wêryn te skriuwen it resultaat.

Dy kommando spesifike operaasjes op ALU ynfier gegevens útfierd en de resultaten wurde skreaun yn it ûnthâld sellen, dws. E. opslein yn in foarm geskikt foar lettere ferwurkjen masine of oerdroegen oan de útfier apparaat (byldskerm, printer, ensfh) En beskikber steld foar de minske.

CU kontrolearret alle dielen fan 'e kompjûter. Fan him oan de oare apparaat krijt sinjalen-kommando "wat te dwaan", sa't it krijt ynformaasje oer wat se yn 'e tastân fan oare apparaten.

Yn de kontrôle apparaat hat in spesjale register neamd de "programma baalje" SC. Nei it ynladen fan de gegevens en programma yn it ûnthâld IC slacht it adres fan syn 1e ploech. CU lêst út 'e ynhâld fan' e kompjûter ûnthâld sel wêrfan adres is yn it Feriene Keninkryk, en pleatst dizzen yn de "kommando registrearje". De kontrôle ienheid bepaalt de operaasje oerienkomt mei in spesifike kommando, en "notysjes" gegevens by de adressen oantsjutte yn it yn 'e kompjûter syn ûnthâld. Folgjende, de ALU of hardware kompjûter oergean ta wurking, wêrnei't de ynhâld fan SC wurdt wizige yn ien, m. E. wiist nei de folgjende kommando.

krityk

Neidielen en Contemporary perspektiven von Neumann arsjitektuer giet om in ûnderwerp fan debat. It feit dat masines ûntstien op de útgongspunten sette foaren troch dizze treflik gelearde, net folslein, it waard opfallen lang lyn.

Dêrom, it ûndersyk fan kaartsjes yn de kompjûter wittenskip kin faak fine de fraach: "Wat is it prinsipe net oerienkomt mei de von Neumann arsjitektuer en hokker tekoartkommings dat hat."

As it antwurd op de lêste needsaaklikerwize moat oantsjutte:

• de oanwêzigens fan 'e semantyske kloof tusken de hege-nivo taal programmearring en kommando systeem;
• op it probleem fan fermoedsoenjende OP en prosessor bânbreedte;
• op de opkommende software krisis, feroarsake troch it feit dat syn skepping kosten binne folle leger as de kosten fan it hardware ûntwikkeling, en do kinst net folje it test programma;
• gebrek oan perspektyf yn termen fan 'e prestaasjes, lykas hat al berikt syn teoretyske limyt.

As oan wat prinsipe net oerienkomt mei de von Neumann arsjitektuer, hawwe wy it oer de organisaasje fan in grut oantal parallelle gegevens streamen en de kommando besletten leit yn multiprocessor arsjitektuer.

konklúzje

No jo witte hokker prinsipe net oerienkomt mei de von Neumann arsjitektuer. It leit foar de hân dat wittenskip en technology is net stean stil, en miskien gau yn elk hûs sil in folslein nij type kompjûters troch hokker minske sil berikke in nije nivo fan ûntwikkeling. By the way, rieden foar it eksamen simulator software te helpen "Von Neumann arsjitektuer". Sokke digitale learmiddels skewiele de assimilaasje fan 'e materiaal en jouwe in kâns om beoardielje harren kennis.