Kio principo ne respondas al la von Neumann arkitekturo? Kiel la maŝino verkoj de von Neumann?

Hodiaŭ estas malfacile kredi, sed komputiloj, sen kiuj multaj ne plu povas imagi mian vivon, estis nur kelkaj 70 jaroj. Unu el tiuj kiuj faris decidan kontribuon al ilia establo, estis amerika sciencisto Dzhon Fon Neyman. Li sugestis ke la principoj sur kiu la plimulto de la komputilo kaj laboras ĝis nun. Rigardu la von Neumann maŝino.

Mallonga biografia informo

Yanosh Neyman naskiĝis en 1930 en Budapeŝto, en tre riĉa juda familio ke povis poste ricevi titolon de nobelaro. De infanaĝo li estis distingita de elstara kapablojn en ĉiuj areoj. Ĉe 23, Neumann protektis sian PhD-tezo en la kampo de eksperimenta fiziko kaj kemio. En 1930, la juna sciencisto estis invitita por labori en Usono, Princeton University. Samtempe Neumann estis unu el la unuaj membroj de la Mezlernejo de Studoj Antaŭitaj, kie li laboris kiel instruisto ĝis sia morto. Neumann sciencaj interesoj estis tre larĝaj. Aparte, ĝi estas unu el la fondintoj de kvantuma mekaniko kaj matapparata koncepto de ĉelaj aŭtomatoj.

Kontribuo al Komputila Scienco

Antaŭ ni eltrovi kio principe ne respondas al la Von Neumann arkitekturo, ĝi estos interesa por lerni pri kiel la sciencisto venis al la ideo de kreado de moderna komputila tipo.

Estante sperta en la kampo de matematiko eksplodoj kaj ŝoko ondoj en la fruaj 1940-aj jaroj, von Neumann estis scienca konsultisto ĉe unu el la laboratorioj de municio Oficejo de la Usono-Armeo. En la aŭtuno de 1943, li alvenis en Los Alamos por partopreni en la disvolviĝo de Manhettenskogo projekto ĉe la persona invito de ĝia gvidanto Roberta Oppengeymera. laborgrupo por kalkuli la implozivaj compresión de la atoma bombo zorge ĝis kritika maso estis metita antaŭ li. Por solvi ĝin postulis grandajn komputado, kiu komence efektivigis en la mano-tenis kalkuliloj, kaj poste IBM mekanikaj tabulatorojn, uzante kartoj boritaj.

Von Neumann iĝis konata kun la informo pri la progreso de la kreo de elektro-mekanikaj kaj plene elektronikaj komputiloj. Baldaŭ, li estis altirita al la disvolviĝo de EDVAC kaj ENIAC komputiloj, rezultante en la laboro li komencis skribi "La unua malneto de la raporto sur la EDVAC», restis nefinita, en kiu li prezentis al la scienca komunumo tute nova ideo, kio devus esti la komputilo arkitekturo.

La principoj de von Neumann

Komputika en 1945 venis al senmova, kiel ĉiuj komputiloj estas stokitaj en lia memoro la nombro procesita en la 10a formo, programo por elfaranta operacioj estis metitaj per opcio en diakilo panelo jumpers.

Tiu ege limigita la potenco de komputiloj. La vera trarompon estis la principo de von Neumann. Mallonge ili povas esti esprimita en unu frazo: la transiro al la duuma nombrosistemo kaj la principo de stokita programo.

analizo de

Konsideru la principoj sur kiu baziĝas la klasika von Neumann maŝino strukturon, pli detale:

1. Iru al la duuma sistemo de la dekuma

Tiu principo Neumann arkitekturo permesas la uzon de relative simpla logiko aparato.

2. Programaro mastrumado de elektronika komputado maŝino

Komputila operacio estas kontrolita de la ordonoj kiuj ekzekutis unu post la alia. Evoluo de la unua maŝino kun programo stokita en la memoro, ĝi markis la komencon de moderna programado.

3. Datumoj kaj programoj estas stokita en komputilo memoro kune

En ĉi tiu kazo, ambaŭ datumoj kaj programo instrukcioj havas la saman vojon de skribi en la duuma sistemo, tiel en iuj situacioj super ili eblas realigi la samajn agojn kiel la datumoj.

esploro

Krome, la arkitekturo Fonneymanovskoy maŝino havas la sekvajn karakterizaĵojn:

1. La memoro lokoj havas adresojn kiuj estas numeritaj sinsekve

Tra la uzo de ĉi tiu principo, ĝi fariĝis ebla uzi variabloj en programado. Aparte, kiam ajn, Vi povas plu-gvidi al aparta memoro situon de lia adreso.

2. La eblo de kondiĉa branĉo en la programo

Kiel dirite, la programoj komandojn devas ekzekuti secuencial. Tamen, ĝi disponigis la ŝancon por fari la transiron al ajna parto de la kodo.

Kiel funkcias la von Neumann maŝino

Tiu matematika modelo konsistas stokado (memoro) , aritmetika logika unuo (ALU), kontrolo, kaj enigo kaj eligo aparatoj. Ĉiuj programo instrukcioj estas skribitaj en la memoro ĉeloj situas en la najbareco, kaj la datumoj por procesante ilin - en arbitra lokoj.

Ajna teamo devus konsisti el:

• indiki kiun operacio devus esti realigita;
• memoro ĉelo adresoj en kiu estas stokitaj la originala datumoj, diris operacio koncernataj;
• ĉelo adresoj en kiu skribi la rezulton.

Tiuj komandojn specifajn operaciojn la ALU enigaĵo ekzekutita kaj la rezultoj estas skribitaj en la memoro ĉeloj, te. E. Stokita en formo taŭga por postaj prilaborado maŝino, aŭ transdonitaj al la mekanismo de eliro (monitoro, printilo, ktp) Kaj disponigis al viro.

CU kontrolas ĉiuj partoj de la komputilo. De li al la alia aparato ricevas signalojn-komandojn "kion fari", kiel ĝi ricevas informon pri kio ili estas en la kondiĉo de aliaj aparatoj.

En la kontrolo aparato havas specialan registro nomita la "contador de programo" SC. Post malŝarĝi la datumoj kaj programoj en memoro IC stokas la adreso de ĝia 1-a teamo. CU legas la enhavon de la komputilo memoro ĉelo kies adreso estas en Britio, kaj metas ĝin en la "komando registri". La kontrolunuo determinas la operacio respondaj al specifa komando, kaj "notoj" datumo ĉe la adresoj specifitaj en ĝi en la komputilo la memoro. Tuj poste, la ALU aŭ aparataro komputilo daŭrigi per operacio, post kiuj la enhavo de SC estas ŝanĝita al unu, m. E. Montrante la sekva komando.

kritikon

Malavantaĝoj kaj samtempulo Perspektivoj von Neumann arkitekturo daŭre estas temo de debato. La fakto ke maŝinoj kreitaj de la principoj prezentitaj per tiu elstara akademiulo, ne estas perfekta, oni rimarkis antaŭ longe.

Tial, la ekzameno de biletoj en komputiko ofte povas trovi la demandon "Kio estas la principo ĝi ne respondas al la von Neumann arkitekturo kaj kion mankoj ĝi havas."

Se la respondo al ĉi-lasta nepre devas specifi:

• antaŭ la semantika interspaco inter la alta nivelo de programado kaj komando sistemo;
• sur la problemo de repacigante OP kaj procesoron bandwidth;
• sur la aperantaj programaro krizo, kaŭzita de la fakto ke lia kreaĵo kostoj estas multe pli malalta ol la kosto de la aparataro evoluo, kaj vi ne povas kompletigi la teston programo;
• manko de perspektivoj en terminoj de rendimento, kiel jam atingis lian teorian limon.

Kiel al kio principe ne respondas al la von Neumann arkitekturo, ni parolas pri la organizo de granda nombro de paralelaj fluoj de datumoj kaj la komandojn propra al multiprocesador arkitekturo.

konkludo

Nun vi scias, kio principe ne respondas al la von Neumann arkitekturo. Estas evidente, ke scienco kaj teknologio ne staras ankoraŭ, kaj eble baldaŭ en ĉiu domo estos tute nova tipo de komputiloj tra kiu la homaro atingos novan nivelon de evoluo. Parenteze, preparu por la ekzameno simulilo programaro por helpi "von Neumann arkitekturo". Tia diĝita edukaj rimedoj faciligi la asimilación de la materialo kaj havigi ŝancon por taksi ilian scion.