Wat beginsel nie ooreenstem met die von Neumann argitektuur? Hoe die masjien werke van von Neumann?

Vandag is dit moeilik om te glo, maar rekenaars, waarsonder baie nie meer my lewe kan dink, was daar slegs sowat 70 jaar gelede. Een van diegene wat 'n deurslaggewende bydrae tot hul vestiging, was 'n Amerikaanse wetenskaplike Dzhon Fon Neyman. Hy het voorgestel dat die beginsels waarop die meerderheid van die rekenaar en werk tot vandag toe. Dink aan hoe die von Neumann masjien.

Kort biografiese inligting

Yanosh Neyman is gebore in 1930 in Budapest, in 'n baie ryk Joodse familie wat in staat is om 'n titel van die adel daarna ontvang is. Van kleins af was hy gekenmerk deur uitstekende vermoëns in alle areas. Op 23, het Neumann sy PhD tesis verdedig in die veld van eksperimentele fisika en chemie. In 1930, was die jong wetenskaplike genooi om te werk in die Verenigde State van Amerika, Princeton Universiteit. Terselfdertyd was Neumann een van die eerste lede van die Instituut vir Gevorderde Navorsing, waar hy gewerk het as 'n professor tot sy dood. Neumann wetenskaplike belange was baie breed. In die besonder, dit is een van die stigters van kwantummeganika en matapparata konsep van sellulêre outomate.

Bydrae tot Rekenaarwetenskap

Voor ons uit te vind watter beginsel nie voldoen aan die Von Neumann-argitektuur, sal dit interessant wees om te leer oor hoe die wetenskaplike gekom om die idee van die skep van 'n moderne rekenaar tipe wees.

Om 'n kenner op die gebied van wiskunde ontploffings en skokgolwe in die vroeë 1940's, von Neumann was 'n wetenskaplike konsultant by een van die laboratoriums van ammunisie Kantoor van die Verenigde State Weermag. In die herfs van 1943, het hy in Los Alamos om deel te neem in die ontwikkeling van Manhettenskogo projek by die persoonlike uitnodiging van sy leier Roberta Oppengeymera. taakmag om die implosieve kompressie van die atoombom beheer bereken tot 'n kritieke massa is sit in die voorkant van hom. Om dit op te los vereis groot rekenaar, wat op die hand-held sakrekenaars op meganiese tabuleer IBM se aanvanklik gedra, en later, met behulp van ponskaarte.

Von Neumann geraak vertroud is met die inligting oor die vordering van die skepping van elektro-meganiese en ten volle elektroniese rekenaars. Binnekort is hy aangetrokke tot die ontwikkeling van EDVAC en ENIAC rekenaars, wat lei tot die werk wat hy begin skryf "Die eerste konsep van die verslag oor die EDVAC», onvoltooid gebly, waarin hy aangebied om die wetenskaplike gemeenskap 'n heel nuwe idee, wat die rekenaar argitektuur moet wees.

Die beginsels van von Neumann

Rekenaarwetenskap in 1945 tot stilstand gekom het, as al die rekenaars gestoor word in sy geheue die verwerkte in die 10de vorm nommer is 'n program vir die uitvoering van operasies by die opstel van 'n pleister paneel springers stel.

Dit grootliks beperk die krag van rekenaars. Die werklike deurbraak was die beginsel van von Neumann. Kortliks kan hulle uitgedruk word in een sin: die oorgang na die binêre getallestelsel en die beginsel van 'n gestoor program.

analise van

Kyk na die beginsels waarop berus die klassieke von Neumann masjien struktuur, in meer detail:

1. Gaan na die binêre stelsel van die desimale

Hierdie beginsel Neumann argitektuur kan die gebruik van relatief eenvoudige logika toestel.

2. sagteware bestuur van elektroniese rekenmasjien

Rekenaar bedryf word beheer deur 'n stel instruksies wat uitgevoer word een na die ander. Ontwikkeling van die eerste masjien met 'n program gestoor in die geheue, was die begin van die moderne ontwikkeling.

3. Data en programme saam gestoor in rekenaar geheue

In hierdie geval, beide data en programinstruksies het op dieselfde manier van skryf in die binêre stelsel, so in sekere situasies oor hulle moontlik is om dieselfde optrede as die data uit te voer.

ondersoek

Daarbenewens het die argitektuur Fonneymanovskoy masjien het die volgende kenmerke:

1. Die geheue plekke het adresse wat agtereenvolgens genommer

Deur die gebruik van hierdie beginsel, dit is moontlik om veranderlikes te gebruik in programmering. In die besonder, te eniger tyd, kan jy verwys na 'n spesifieke herinnering plek deur sy adres.

2. Die moontlikheid van 'n voorwaardelike tak in die program

Soos reeds genoem, moet die programme opdragte agtermekaar te voer. Maar dit verskaf die geleentheid om die oorgang na 'n deel van die kode maak.

Hoe werk die von Neumann masjien

Hierdie wiskundige model bestaan uit die stoor (geheue) , 'n rekenkundige logika eenheid (RLE), beheer, en toevoer- en afvoertoestelle. Alle instruksies program is geskryf in die geheue selle geleë in die omgewing, en die data vir hulle verwerking - in arbitrêre plekke.

Enige span moet bestaan uit:

• aandui watter operasie uitgevoer moet word;
• geheue sel adresse in wat gestoor word die oorspronklike data, het gesê bepaalde operasies;
• sel adresse waarin die resultaat te skryf.

Hierdie opdragte spesifieke bedrywighede op ALU insette data uitgevoer en die resultate is geskryf in die geheue selle, dit wil sê. E. gestoor in 'n vorm wat geskik is vir verdere verwerking masjien, of versend word na die uitset toestel (monitor, drukker, ens) en beskikbaar gestel word aan die mens.

CU beheer alle dele van die rekenaar. Van hom aan die ander toestel ontvang seine-bevele "wat om te doen", as dit inligting ontvang oor wat hulle in die toestand van ander toestelle.

In die beheer toestel het 'n spesiale register bekend as die "program counter" SC. Na die aflaai van die data en programme in die geheue IC slaan die adres van sy 1ste span. CU lees die inhoud van die rekenaar geheue sel waarvan adres is in die Verenigde Koninkryk, en plaas dit in die "command registreer". Die beheereenheid bepaal die operasie wat ooreenstem met 'n spesifieke opdrag, en "notas" data op die bepaalde in dit in die rekenaar se geheue adresse. Volgende, die ALU of hardeware rekenaar voortgaan om operasie, waarna die inhoud van SC verander word na een, m. E. Dit herinner aan die volgende opdrag.

kritiek

Nadele en kontemporêre perspektiewe von Neumann argitektuur steeds 'n onderwerp van debat wees. Die feit dat masjiene geskep op die beginsels na vore gebring deur hierdie uitstaande geleerde, nie volmaak sit, is dit 'n lang tyd gelede opgemerk.

Daarom kan die ondersoek van kaartjies in rekenaarwetenskap dikwels vind die vraag "Wat is die beginsel nie ooreenstem met die von Neumann argitektuur en wat tekortkominge dit het."

Indien die antwoord op laasgenoemde noodwendig moet spesifiseer:

• die teenwoordigheid van die semantiese gaping tussen die hoëvlaktaal ontwikkeling en opdrag stelsel;
• op die probleem van die versoening OP en verwerker bandwydte;
• op die ontluikende sagteware krisis, wat veroorsaak word deur die feit dat sy skepping koste is baie laer as die koste van die hardeware ontwikkeling, en jy kan die toets program nie voltooi;
• gebrek aan vooruitsigte in terme van die prestasie, soos reeds sy teoretiese limiet bereik.

Oor wat beginsel nie ooreenstem met die von Neumann argitektuur, ons praat oor die organisasie van 'n groot aantal parallelle data strome en die opdragte wat inherent in multiverwerker argitektuur.

gevolgtrekking

Nou weet jy watter beginsel nie ooreenstem met die von Neumann argitektuur. Dit is duidelik dat die wetenskap en tegnologie nie nog staan, en miskien binnekort in elke huis sal 'n heeltemal nuwe tipe van rekenaars waardeur die mensdom 'n nuwe vlak van ontwikkeling bereik word. By the way, voor te berei vir die eksamen simulator sagteware te help "Von Neumann-argitektuur". Soos digitale opvoedkundige hulpbronne fasiliteer die opname van die materiaal en bied 'n geleentheid om hul kennis te evalueer.