Von Neumann mimarisine Ne prensip uyuşmuyor? Nasıl von Neumann'ın makine işleri?

Günümüzde birçok artık vardı sadece bazı 70 yıl önce hayatımı hayal onsuz ama bilgisayarlar, inanmak zor. Onların kurulmasına kesin bir katkı verenlerden biri, Amerikalı bilim adamı Dzhon Fon Neyman oldu. O ilkeler bilgisayarın çoğunluğu ve bu güne kadar çalıştığını ileri sürdü. nasıl von Neumann makinesi düşünün.

Kısa biyografik bilgiler

Yanosh Neyman sonradan asalet ünvanı almak başardı çok zengin Yahudi ailesinde, Budapeşte, 1930 yılında doğdu. Çocukluğundan beri her alanda üstün yetenekleri ile ayırt edilmiştir. 23 yaşında, Neumann deneysel fizik ve kimya alanında doktora tezini savundu. 1930 yılında genç bilim adamı ABD'de, Princeton Üniversitesi'nde çalışmaya davet edildi. Aynı zamanda Neumann ölümüne kadar bir profesör olarak çalıştı ileri Araştırma Enstitüsü ilk üyelerinden biriydi. Neumann bilimsel ilgi çok geniş idi. Özellikle, kuantum mekaniği ve hücresel otomata matapparata kavramının kurucularından biridir.

Bilgisayar Bilimine Katkısı

Biz prensip uymayan öğrenmek Önce Von Neumann mimarisi, o bilim adamı modern bilgisayar türünü yaratma fikri nasıl geldiğini öğrenmek ilginç olacaktır.

1940'ların başında matematik patlamalar ve şok dalgalarının tarafından alanında uzman olan von Neumann Amerika Birleşik Devletleri Ordusu mühimmat Ofisi laboratuarlarında birinde bir bilimsel danışman oldu. 1943 sonbaharında, o lider Roberta Oppengeymera kişisel daveti Manhettenskogo projesinin gelişimine katılmasına Los Alamos geldi. kritik kütleye kadar atom bombası ücretten implosive sıkıştırma hesaplamak için görev gücü önünde konulmuştur. başlangıçta yumruk kartlarını kullanarak, IBM'in mekanik Tabulators daha sonra el hesap makineleri üzerinde gerçekleştirilen ve büyük bilgi işlem, gerekli çözmek için.

Von Neumann elektro-mekanik ve tam elektronik bilgisayarların yaratılış ilerleme hakkında bilgi tanıştı. Yakında, o işin sonuçlanan o "EDVAC» hakkındaki raporun ilk taslağını yazmaya başladı EDVAC ve ENIAC bilgisayarların gelişmesine çekti, o bilimsel topluluk bilgisayar mimarisi ne olması gerektiği tamamen yeni bir fikir, sunumunun yapıldığı, bitmemiş kalmıştır.

Von Neumann ilkeleri

tüm bilgisayarların 10 şeklinde işlenmiş sayı, performans işlemleri için bir program bir yama paneli jumper ayarı ile kuruldu kendi belleğinde saklanan olarak 1945 yılında Bilgisayar bilimi, bir durma noktasına geldi.

Bu büyük ölçüde bilgisayarların gücünü sınırlandırmıştır. Gerçek atılım von Neumann prensibi idi. ikili sayı sistemine geçiş ve kaydedilmiş bir programın ilkesi: Özetle bunlar bir cümledeki ifade edilebilir.

analizi

daha ayrıntılı olarak klasik von Neumann makine yapısı, dayandığı ilkeleri göz önünde bulundurun:

1. ondalık ikili sisteme git

Bu ilke Neumann mimarisi nispeten basit mantık cihazının kullanımına izin verir.

Elektronik bilgi işlem makinesinin 2. Yazılım yönetimi

Bilgisayar operasyonu birbiri ardına yürütülen komutlara ilişkin bir dizi ile kontrol edilir. hafızasında kayıtlı bir programla ilk makinenin geliştirilmesi, çağdaş programlama başlangıcı oldu.

3. Veri ve programlar birlikte bilgisayar belleğinde saklanır

Üzerlerine bazı durumlarda veri olarak aynı eylemleri gerçekleştirmek mümkündür yani bu durumda, veri ve program talimatları hem ikili sistemde yazma aynı şekilde var.

soruşturma

Buna ek olarak, mimari Fonneymanovskoy makine aşağıdaki özelliklere sahiptir:

1. bellek konumlarını ard arda numaralandırılmıştır adresleri

Bu ilke kullanımı sayesinde, bu programlamada değişkenler kullanmak mümkün hale geldi. Özellikle, herhangi bir zamanda, onun adresi ile belirli bir bellek konumuna başvurabilir.

2. Program bir koşullu dal olasılığı

Daha önce bahsedildiği gibi, programlar komutları sırayla yürütmek zorundadır. Ancak, kodun herhangi bir parçasına geçiş yapmaya fırsat sağladı.

Nasıl von Neumann makinesini yapar

Bu matematiksel model saklama (hafıza) oluşur , bir aritmetik mantık ünitesi (ALU), kontrol, ve giriş ve çıkış cihazları. Tüm program talimatları mahallede bulunan hafıza hücreleri ve bunları işlemek için veri yazılır - keyfi yerlerde.

Herhangi bir ekip oluşmalıdır:

• yapılmalıdır ki bu işlemi gösteren;
• orijinal veri depolandığı bellek hücresi adresleri, operasyon, bahsedilen;
• Hücre adresleri hangi sonucu yazmak için.

ALU giriş verileri üzerinde Bu komutlar belirli işlemleri yürütülür ve sonuç, yani, bellek hücrelerinde yazılır. E. sonraki işleme makinesi için uygun bir formda Depolanan veya çıkış cihazı (monitör, yazıcı, vs.) iletilir ve insana uygun hale getirilir.

CU bilgisayarın tüm parçalarını kontrol eder. bunların diğer cihazların durumda hakkında bilgi aldıkça ondan başka bir cihaza, "ne yapacağını" sinyalleri-komutları alır.

kontrol cihazı olarak "program sayacı" SC adlı özel bir kayıt vardır. bellekteki verileri ve programları indirdikten sonra IC onun 1 ekibinin adresini saklar. CU "kayıt komutunu" adres İngiltere'de olduğu bilgisayar hafıza hücresinin içeriğini ve yerleri dışarı okur. Kontrol ünitesi, belirli bir komuta karşılık gelen operasyon ve "notlar" bilgisayarın belleğinde o belirtilen adreslerden veri belirler. Daha sonra, ALU veya donanım , bilgisayar. SC içeriği birine değiştirilir, ardından işlem, m devam E. sonraki komutu işaret.

eleştiri

Dezavantajları ve Çağdaş Yaklaşımlar von Neumann mimarisi tartışma konusu olmaya devam etmektedir. ilkeler üzerinde oluşturulan makineler bu olağanüstü bilgini, mükemmel değil öne sürdüğü gerçeği, bu çok uzun zaman önce fark edilmiştir.

Bu nedenle, bilgisayar bilimi bilet muayene genellikle soruyu bulabilirsiniz "Ne ilkesi neyi eksiklikler sahip olduğu von Neumann mimarisi ve karşılık gelmeyen olduğunu."

İkincisi cevabı mutlaka belirtmek gerekir:

• üst düzey dil programlama ve komut sistemi arasında semantik boşluğun mevcudiyeti;
• OP ve işlemci bant genişliği uzlaştırma sorunu üzerinde;
• Gelişmekte olan yazılım kriz üzerine, onun yaratma maliyeti donanım geliştirme maliyeti çok daha düşüktür ve test programı tamamlayamıyor gerçeği nedeniyle;
• Zaten onun teorik sınırına ulaşır ulaşmaz performans açısından beklentileri eksikliği.

prensibi von Neumann mimarisine karşılık gelmez ne gibi biz paralel veri akışları çok sayıda ve çok işlemcili mimarisi doğasında komutların organizasyon bahsediyoruz.

Sonuç

Şimdi von Neumann mimarisine karşılık gelmez hangi ilke biliyorum. Bilim ve teknoloji insanlığın gelişiminin yeni bir seviyeye ulaşacak geçtiği bilgisayarların tamamen yeni tip olacak her evde belki yakında ayakta ve olmadığı açıktır. Bu arada, "Von Neumann mimarisi" yardım etmek sınav simülatör yazılımı için hazırlar. Böyle dijital eğitim kaynakları materyalinin asimilasyonunu kolaylaştıracak ve bilgilerini değerlendirmek için bir fırsat sağlar.