Ano ang prinsipyo ay hindi tumutugma sa mga von Neumann architecture? Paano ang makina gawa ng von Neumann?

Ngayon ito ay mahirap itong paniwalaan, ngunit computer, nang walang kung saan maraming ay hindi na isipin ang aking buhay, may mga lamang ng ilang mga 70 taon na ang nakakaraan. Isa sa mga taong ginawa ng isang pangwakas na kontribusyon sa pagtatatag nito, ay isang Amerikanong siyentipiko Dzhon Fon Neyman. Siya iminungkahi na ang mga prinsipyo na kung saan ang karamihan ng mga computer at gumagana sa araw na ito. Isaalang-alang kung paano ang mga von Neumann machine.

Maikling byograpiko impormasyon

Yanosh Neyman ay ipinanganak noong 1930 sa Budapest, sa isang napaka-mayaman Jewish pamilya na noon ay magagawang upang magkakasunod na makatanggap ng isang pamagat ng maharlika. Mula pagkabata siya ay nakikilala sa pamamagitan ng natitirang kakayahan sa lahat ng lugar. Sa 23 taon Neumann ay defended kanyang PhD thesis sa larangan ng pang-eksperimentong pisika at kimika. Sa 1930, ang mga batang siyentipiko ay iniimbitahan na magtrabaho sa Estados Unidos, Princeton University. Kasabay nito Neumann ay isa sa mga unang miyembro ng Institute for Advanced Study, kung saan siya nagtrabaho bilang isang propesor hanggang sa kanyang kamatayan. Neumann-agham interes ay masyadong malawak. Sa partikular, ito ay isa sa mga founder ng quantum mechanics at matapparata konsepto ng cellular automata.

Ambag sa Computer Science

Bago natin alamin kung ano ang prinsipyo ay hindi nakamit ang Von Neumann architecture, ito ay magiging interesante sa mga malaman ang tungkol sa kung paano ang mga siyentipiko ay dumating sa ang ideya ng paglikha ng isang modernong i-type ang computer.

Ang pagiging isang dalubhasa sa larangan ng matematika pagsabog at shock waves sa unang bahagi ng 1940s, von Neumann ay isang pang-agham consultant sa isa sa mga laboratoryo ng bala Office ng Estados Unidos Army. Noong taglagas ng 1943, siya ay dumating sa Los Alamos na lumahok sa pagbuo ng Manhettenskogo proyekto sa personal na imbitasyon ng kanyang lider Roberta Oppengeymera. task force upang makalkula ang implosive compression ng atomic bomba bayad hanggang sa isang kritikal na masa ay ilagay sa harap ng kanya. Upang malutas ito kinakailangan malaking computing, na kung saan una natupad sa hand-gaganapin calculators, at sa ibang pagkakataon sa IBM makina tabulators, gamit ang dating ng baraha.

Von Neumann naging acquainted sa mga impormasyon sa pag-usad ng paglikha ng mga galing koryente makina at ganap na electronic computer. Hindi magtatagal, siya ay attracted sa pag-unlad ng EDVAC at ENIAC computer, na nagreresulta sa ang gawaing sinimulan niya ang pagsusulat "Ang unang draft ng ulat sa EDVAC», ay nanatiling hindi natapos na, kung saan siya ay ipinapahayag sa pang-agham na komunidad isang ganap na bagong ideya, ano ang dapat na ang computer architecture.

Ang prinsipyo ng von Neumann

Computer science noong 1945 ay dumating sa isang pagtigil, tulad ng lahat ng mga computer ay naka-imbak sa memorya nito ang bilang pinoproseso sa ika-10 form, ng isang programa para sa pagsasagawa ng mga operasyon ay naka-set sa pamamagitan ng pagtatakda sa isang patch panel jumpers.

Ito ay lubhang limitado ang kapangyarihan ng mga computer. Ang tunay na pambihirang tagumpay ay ang prinsipyo ng von Neumann. Panandalian sila ay ipinahayag sa isang pangungusap: ang paglipat sa binary number system at ang prinsipyo ng isang naka-imbak na programa.

pagtatasa ng

Isaalang-alang ang mga prinsipyo na kung saan ay batay sa mga klasikal na von Neumann machine istraktura, sa higit pang mga detalye:

1. Pumunta sa binary system ng decimal

Ang alituntuning ito Neumann architecture ay nagbibigay-daan sa paggamit ng relatibong simpleng aparato logic.

2. Software pamamahala ng mga electronic computing machine

Computer operasyon ay kontrolado ng isang set ng mga command na pinaandar isa pagkatapos ng isa. Development ng unang machine na may isang programa na naka-imbak sa memorya, na minarkahan ang simula ng modernong programming.

3. Data at mga programa ay naka-imbak sa memorya ng computer na magkasama

Sa kasong ito, ang parehong mga data at mga tagubilin na programa ay may parehong paraan ng pagsulat sa binary system, kaya sa ilang mga sitwasyon ibabaw ng mga ito ay posible upang isagawa ang parehong aksyon bilang ang data.

pagsisiyasat

Sa karagdagan, ang architecture Fonneymanovskoy machine ay may mga sumusunod na tampok:

1. Ang memory lokasyon ay may mga address na may numerong magkakasunod

Sa pamamagitan ng paggamit ng mga prinsipyo na ito, ito ay naging posible na gamitin ang mga variable sa programming. Sa partikular, sa anumang oras, maaari kang sumangguni sa isang partikular na lokasyon ng memorya sa pamamagitan ng kanyang address.

2. Ang posibilidad ng isang kondisyon sangay sa programa

Bilang na nabanggit, ang mga programa ng mga utos ay dapat maisagawa nang sunud-sunod. Gayunman, ito na ibinigay ng pagkakataon na gawin ang paglipat sa anumang bahagi ng code.

Paano gumagana ang von Neumann machine

Ito mathematical modelo ay binubuo ng imbakan (memory) , isang arithmetic logic unit (ALU), control, at input at output device. Ang lahat ng mga tagubilin na programa ay nakasulat sa mga cell memory na matatagpuan sa kabayanan, at ang data para sa pagproseso ng mga ito - sa di-makatwirang mga lokasyon.

Anumang koponan ay dapat binubuo ng:

• na nagpapahiwatig na operasyon ay dapat maisagawa;
• memory cell addresses na kung saan ay naka-imbak ang orihinal na data, sinabi na operasyon nag-aalala;
• cell mga address kung saan upang isulat ang resulta.

Ang mga utos tiyak na operasyon sa ALU input data pinaandar at ang mga resulta ay nakasulat sa mga cell memory, ibig sabihin. E. Naka-imbak sa isang form na angkop para sa kasunod na processing machine, o ipinadala sa output device (monitor, printer, at iba pa) At ginawang magagamit sa tao.

CU kumokontrol lahat ng bahagi ng computer. Mula siya sa isa pang device na natatanggap ng signal-utos "ano ang gagawin", pati na natatanggap nito ang impormasyon tungkol sa kung ano ang mga ito ay ang kalagayan ng iba pang mga aparato.

Sa control aparato ay isang espesyal na rehistro tinatawag na "program counter" SC. Pagkatapos ng pag-download ng data at mga programa sa memorya IC nag-iimbak ng address ng kanyang 1st team. CU bumabasa out ang mga nilalaman ng cell computer na memory na ang address ay sa UK, at naglalagay ng ito sa "Command magrehistro". Ang control unit ay tumutukoy sa operasyon naaayon sa isang tiyak na utos, at "mga tala" data sa address na tinukoy sa mga ito sa memory ng computer. Sunod, ang ALU o hardware ng computer ay magpatuloy sa operasyon, matapos na kung ang mga nilalaman ng SC ay pinalitan sa isa, m. E. Na tumuturo sa ang susunod na command.

pamumuna

Disadvantages at Contemporary Perspectives von Neumann architecture ay patuloy na maging isang paksa ng debate. Ang katotohanan na ang mga machine na nilikha sa mga prinsipyo ilagay sa harap ng mga ito natitirang scholar, hindi perpekto, ito ay napansin ng isang mahabang oras ang nakalipas.

Samakatuwid, ang pagsusuri ng mga tiket sa computer science ay maaaring madalas na mahanap ang tanong na "Ano ang prinsipyo ay hindi tumutugma sa mga von Neumann architecture at kung ano ang mga pagkukulang na ito ay may."

Kung ang sagot sa huli kinakailangan ay dapat tukuyin:

• ang presensya ng semantic agwat sa pagitan ng mga mataas na antas ng wika programming at command system;
• sa problema ng reconciling OP at processor bandwidth;
• sa umuusbong na krisis software, na dulot ng ang katunayan na ang gastos ng paglikha nito ay mas mababa kaysa sa gastos ng pag-unlad ng hardware, at hindi ka maaaring makumpleto ang mga pagsubok programa;
• kakulangan ng mga prospects sa mga tuntunin ng pagganap, tulad ng ay nakaabot sa kanyang panteorya limitasyon.

Tulad ng sa kung ano ang prinsipyo ay hindi tumutugma sa mga von Neumann architecture, kami ay pakikipag-usap tungkol sa mga organisasyon ng isang malaking bilang ng mga parallel data stream at ang mga utos likas na taglay ng multiprocessor architecture.

konklusyon

Ngayon alam mo kung ano ang prinsipyo ay hindi tumutugma sa mga von Neumann architecture. Ito ay malinaw na agham at teknolohiya ay hindi nakatayo pa rin, at marahil sa lalong madaling panahon sa bawat bahay ay isang ganap na bagong uri ng mga computer sa pamamagitan ng kung saan ang sangkatauhan ay maabot ang isang bagong antas ng pag-unlad. Siya nga pala, maghanda para sa software pagsusulit simulator upang makatulong na "Von Neumann architecture". Ang ganitong mga digital na pang-edukasyon resources mapadali ang paglagom ng mga materyal at magbigay ng isang pagkakataon upang masuri ang kanilang mga kaalaman.