Von Neumann arxitektura uchun nima tamoyili mos emas? Qanday von Neumann mashina ishlari?

Bugungi kunda ko'plab endi, bor edi, faqat ba'zi bir 70 yil oldin mening hayotimni tasavvur mumkin bo'lgan holda, lekin kompyuter, ishonish qiyin. ularning o'rnatilishiga bir hal qiluvchi hissa qo'shgan kishilar biri, amerikalik olim Dzhon Fon Neyman edi. U tamoyillari kompyuterning ko'p va bu kun ishlaydi, deb taklif qildi. Qanday von Neumann mashina o'ylab ko'ring.

Qisqacha biografik ma'lumotlarni

Yanosh Neyman keyinchalik zodagoni unvoniga ega bo'ldi juda boy yahudiy oilada, Budapesht shahrida 1930 yilda tug'ilgan. bolalikdan u barcha sohalarda yuksak qobiliyatini bilan ajralib edi. 23 da, Neumann eksperimental fizika va kimyo sohasida nomzodlik dissertatsiyasini himoya qildi. 1930-yilda, yosh olim, Amerika Qo'shma Shtatlari, Prinston universiteti ishlash uchun taklif qilindi. Shu bilan bir vaqtda Neumann, uning o'limiga qadar professori bo'lib ishladi Kengaytirilgan o'rganish uchun instituti birinchi a'zolaridan biri edi. Neumann ilmiy qiziqishlari juda keng edi. Xususan, kvant mexanikasi va uyali Otomataların ning matapparata tushunchasi asoschilaridan biridir.

Kompyuter fanlari hissa

Biz tamoyili javob bermaydi nima topish oldin Von Neumann arxitekturasini, u olim zamonaviy kompyuter turini yaratish g'oyasi keldilar haqida bilib olish uchun qiziqarli bo'ladi.

erta 1940 matematika portlashlar va zarba to'lqinlar sohasida mutaxassis bo'lish, von Neumann Amerika Qo'shma Shtatlari armiyasi o'q-dorilar idorasi laboratoriyalari birida bir ilmiy maslahatchi bo'ldi. 1943 yilning kuzida, u uning lideri Roberta Oppengeymera shaxsiy taklifiga binoan Manhettenskogo loyihasi rivojlantirishda ishtirok etish uchun Los Alamos keldi. tanqidiy massasi gacha atom bomba mas'ul implosive siqishni hisoblash uchun vazifa kuchi uning oldida qo'yilgan. u dastlab Punch kartalari yordamida, IBMning mexanik tabulators keyinchalik qo'l-bo'lib hisoblagichlar amalga oshiriladi, va yirik hisob, zarur hal qilish uchun.

Von Neumann elektr-mexanik va to'liq elektron kompyuterlar yaratish taraqqiyot haqida ma'lumot bilan tanishib qoldim. Tez orada u, ish natijasida u "EDVAC» to'g'risidagi hisobotni birinchi loyihasi yozishni boshladi EDVAC va ENIAC kompyuterlar rivojlantirishga jalb qilindi, u ilmiy hamjamiyatiga kompyuter me'morchiligi bo'lishi kerak, nima butunlay yangi fikr, taqdim bo'lgan, qurib bitqazilmagan qoldi.

von Neumann tamoyillari

Barcha kompyuterlar 10-shaklda qayta soni, amalga operatsiyalar uchun bir dastur, bir patch panel qozoqlar botayotganini tomonidan belgilangan edi, uning xotirasida saqlanadi, deb 1945 yilda Informatika, turdi.

Bu juda kompyuterlar kuchini cheklangan. real oqimi von Neumann printsipi edi. ikkilik soni tizimiga o'tish va saqlangan dasturning tamoyili: qisqacha ular bir gapda ifodalanishi mumkin.

tahlil qilish

batafsil mumtoz von Neumann mashinasi tuzilishi, suyangan tamoyillarini ko'rib chiqaylik:

1. Ushr ikkilik tizimi o'tish

Bu tamoyil Neumann arxitektura nisbatan oddiy mantiq qurilma foydalanish imkonini beradi.

elektron hisoblash mashinasi 2. Dastur boshqarish

Kompyuter operatsion birin-ketin ijro etiladi buyruqlar majmui tomonidan nazorat qilinadi. xotirada saqlangan bir dastur bilan birinchi mashina rivojlantirish, zamonaviy dasturlash boshlanishini belgilangan.

3. Ma'lumotlar va dasturlar bilan birgalikda kompyuter xotirasida saqlanadi

ular ustidan muayyan vaziyatlarda ma'lumotlar bir xil harakatlarni amalga oshirish mumkin, shuning uchun, bu holda, ma'lumotlar va dastur ko'rsatmalar ham, ikkilik tizimidagi yozma shu yo'l bor.

tergov

Bundan tashqari, arxitektura Fonneymanovskoy mashina quyidagi xususiyatlarga ega:

1. xotira joylari ketma-ket raqamlangan manzillar bor

Bu tamoyilning foydalanish orqali, bu dasturlash o'zgaruvchilar foydalanish mumkin bo'ldi. Xususan, har qanday vaqtda, siz uning manzili bilan alohida xotira joyga murojaat mumkin.

2. Dasturda bir shartli filiali yo'l

Yuqorida aytilganidek, dasturlari buyruqlar izchil amalga kerak. Biroq, bu kod har qanday qismiga o'tish qilish imkonini berdi.

Qanday von Neumann mashinasini qilsa

Bu matematik model saqlash (xotira) iborat , bir arifmetik mantiq birligi (olish), nazorat qilish va kirish va chiqish qurilmalar. Barcha dasturi ko'rsatmalar mahallada joylashgan xotira hujayralari va ularni qayta ishlash uchun ma'lumotlar yozilgan - o'zboshimchalik joylarda.

Har qanday jamoa iborat bo'lishi kerak:

• amalga oshirilishi lozim bo'lgan operatsiya ko'rsatilgan ro'yxati;
• original ma'lumotlarni adirlardagi xotira hujayra manzillar, operatsiya manfaatdor dedi;
• Uyali aloqa manzillari bo'lgan natija yozish uchun.

Olish usuli ma'lumotlarga Bunday buyruqlar maxsus operatsiyalarni ijro va natijalar, ya'ni, xotira hujayralari yozilgan. E. keyingi qayta ishlash mashina uchun mos bir shaklda saqlanayotgan yoki chiqish qurilma (monitor, printer, va boshqalar) uzatiladi insonni mavjud etdi.

CU kompyuter barcha qismlarini nazorat qiladi. ular boshqa qurilmalar holatda qanday haqida ma'lumot oladi, deb undan boshqa qurilmaga, "nima" signallari-buyruqlarni qabul qildi.

nazorat qurilmaning "dasturi counter" SC deb nomlangan maxsus Ro'yxatdan bor. xotirasida ma'lumotlarni va dasturlarni yuklab keyin SK o'z 1 jamoasi manzilini saqlaydi. CU "ro'yxatdan Buyruq» manzili Buyuk Britaniyada bo'lgan kompyuter xotira hujayraning mazmunini, va joylarni, uni amalga o'qiydi. nazorat birligi ma'lum bir amri uchun mos ishlashini, va "eslatmalarni" kompyuter xotirasida unda belgilangan manzillar ma'lumotlar belgilaydi. Keyingi, Olish yoki apparat kompyuter. SC tarkibi biriga o'zgardi qaysi so'ng ishga, m davom E. keyingi amri ishora.

tanqid

Kamchiliklari va zamonaviy istiqbollari von Neumann Arxitektura munozarasi mavzusi bo'lishi davom etmoqda. tamoyillari yaratilgan mashinalari, bu mashhur olim, mukammal emas tomonidan ilgari surilgan, deb dalil, u uzoq vaqt oldin sezib edi.

Shuning uchun, kompyuter ilm-fan chiptalar imtihon ko'pincha savol topishingiz mumkin "nima tamoyili nima kamchiliklar u bor von Neumann arxitektura va mos emas», dedilar.

ikkinchisi javob, albatta, belgilash kerak bo'lsa:

• yuqori darajadagi til dasturlash va buyruqlar tizimi o'rtasida semantik farq mavjudligi;
• PC va protsessor tarmoqli kengligi yarashtirib muammo bo'yicha;
• rivojlanayotgan dasturiy ta'minot inqiroz haqida, uning yaratilishi xarajatlar apparat rivojlantirish qiymati ancha past, va siz sinov dasturi bajarish mumkin emas, deb aslida tufayli;
• allaqachon uning nazariy chegarasi yetdi sifatida bajarish bo'yicha istiqbollari yo'qligi.

qonun von Neumann arxitekturasi mos bo'lmagan narsalarni kelsak, biz parallel ma'lumotlar oqimlar ko'p sonli va ko'p arxitektura xos buyruqlar tashkil haqida bormoqda.

xulosa

Endi siz von Neumann arxitekturasi mos bo'lmagan narsalarni printsipi bilaman. Bu ilm-fan va texnologiya insoniyat rivojlanishning yangi darajaga yetadi orqali kompyuterlar bir butunlay yangi turi bo'ladi, har bir uyda, ehtimol yaqin orada hali tik emas, balki, deb ochiq-oydin emas. Aytgancha, "Von Neumann arxitekturasini" yordam berish uchun imtihon Simulator dasturiy tayyorgarlik. Bunday raqamli ta'lim resurslari materiallar assimilyatsiya engillashtirish va ularning bilimini baholash imkonini beradi.