Wat principe komt niet overeen met de von Neumann architectuur? Hoe werkt de machine van von Neumann?

Vandaag is het moeilijk te geloven, maar computers, zonder welke vele niet meer mijn leven kunt voorstellen, waren er slechts zo'n 70 jaar geleden. Eén van de mensen die een beslissende bijdrage aan de oprichting ervan, was een Amerikaanse wetenschapper Dzhon Fon Neyman. Hij suggereerde dat de beginselen waarop het merendeel van de computer en werkt aan deze dag. Bedenk hoe de von Neumann machine.

Korte biografische informatie

Yanosh Neyman werd geboren in 1930 in Boedapest, in een zeer rijke Joodse familie die in staat zijn een adellijke titel vervolgens te ontvangen was. Van jongs af aan werd hij onderscheiden door uitstekende vaardigheden op alle gebieden. 23, heeft Neumann zijn proefschrift verdedigd op het gebied van experimentele natuurkunde en scheikunde. In 1930 werd de jonge wetenschapper uitgenodigd om te werken in de Verenigde Staten, Princeton University. Tegelijkertijd was Neumann één van de eerste leden van het Institute for Advanced Study, waar hij werkte als professor tot zijn dood. Neumann wetenschappelijke belangen waren zeer breed. In het bijzonder, het is een van de oprichters van de kwantummechanica en matapparata begrip van cellulaire automaten.

Bijdrage aan Computer Science

Voordat we erachter te komen wat principe niet voldoet aan de Von Neumann architectuur, zal het interessant om te leren over de manier waarop de wetenschapper kwam op het idee van het creëren van een moderne computer type zijn.

Omdat het een expert op het gebied van wiskunde explosies en schokgolven in de vroege jaren 1940, von Neumann was een wetenschappelijk adviseur bij een van de laboratoria van munitie Office van het Amerikaanse leger. In het najaar van 1943 kwam hij aan in Los Alamos te participeren in de ontwikkeling van Manhettenskogo project op de persoonlijke uitnodiging van zijn leider Roberta Oppengeymera. task force om de implosieve compressie van de atoombom kosten te berekenen tot een kritische massa is gezet voor hem. Op te lossen het vereist grote computers, die op de hand-held rekenmachines op mechanische tabulators IBM's initieel gewaardeerd en later, met behulp van ponskaarten.

Von Neumann maakte kennis met de informatie over de voortgang van de vorming van elektro-mechanische en volledig elektronische computers. Al snel werd hij aangetrokken tot de ontwikkeling van EDVAC en ENIAC computers, wat resulteert in het werk dat hij begon met het schrijven "Het eerste ontwerp van het verslag over de EDVAC», bleef onvoltooid, waarin hij voorgesteld aan de wetenschappelijke gemeenschap een geheel nieuw idee, wat de computer architectuur zou moeten zijn.

De principes van von Neumann

Informatica in 1945 tot stilstand gekomen, omdat alle computers worden opgeslagen in het geheugen van de verwerkte in de 10e vorm getal, werden een programma voor het uitvoeren van bewerkingen door het instellen in een patchpaneel jumpers in te stellen.

Deze sterk beperkt de kracht van computers. De echte doorbraak was het principe van de von Neumann. In het kort kunnen ze worden uitgedrukt in één zin: de overgang naar het binaire getal systeem en het principe van een opgeslagen programma.

analyse van

Beschouw de principes waarop berust de klassieke Von Neumann machineconstructie, nader:

1. Ga naar het binaire systeem van de decimale

Dit principe Neumann architectuur maakt het gebruik van relatief eenvoudige logische inrichting.

2. Software beheer van elektronische gegevensverwerking machine

Computer bediening vindt plaats door middel van een set van commando's die worden uitgevoerd na elkaar. Ontwikkeling van de eerste machine met een programma dat is opgeslagen in het geheugen, markeerde het begin van de moderne programmering.

3. Gegevens en programma's samen opgeslagen in het computergeheugen

In dit geval, zowel data als programma-instructies hebben dezelfde manier van schrijven in het binaire systeem, zodat in bepaalde situaties over hen mogelijk is om dezelfde handelingen uit als de data uit te voeren.

onderzoek

Daarnaast is de architectuur Fonneymanovskoy machine heeft de volgende kenmerken:

1. Het geheugen locaties hebben adressen die opeenvolgend zijn genummerd

Door het gebruik van dit principe, werd het mogelijk om variabelen te gebruiken in de programmering. In het bijzonder, op elk gewenst moment, kunt u verwijzen naar een bepaalde geheugen locatie aan zijn adres.

2. De mogelijkheid van een voorwaardelijke sprong in het programma

Zoals reeds vermeld, moeten de programma's commando's na elkaar uit te voeren. Echter, op voorwaarde dat de mogelijkheid om de overgang naar een deel van de code te maken.

Hoe werkt de von Neumann machine

Dit wiskundig model bestaat uit opslag (geheugen) , een rekenkundige logische eenheid (ALU), controle en invoer- en uitvoerinrichtingen. Alle programma-instructies zijn geschreven in de geheugencellen gelegen in de buurt, en de gegevens voor de behandeling daarvan - in willekeurige locaties.

Elk team moet bestaan uit:

• aangeven welke bewerking moet worden uitgevoerd;
• geheugenceladressen waarin zijn opgeslagen de oorspronkelijke gegevens, waarbij betrokken operatie;
• celadressen waarin om het resultaat te schrijven.

Deze commando specifieke operaties op ALU invoergegevens uitgevoerd en de resultaten worden geschreven in de geheugencellen, bijv. E. Opgeslagen in een vorm geschikt voor verdere verwerkingsmachine, of aan het uitvoerapparaat (monitor, printer, etc.) en ter beschikking van de mens.

CU controleert alle onderdelen van de computer. Van hem naar het andere apparaat ontvangt signalen-commando's "wat te doen", zoals deze groep informatie ontvangt over wat ze in de toestand van de andere apparaten.

In de stuurinrichting is voorzien van een speciaal register genaamd de "programma teller" SC. Na het downloaden van de gegevens en programma's in het geheugen IC slaat het adres van haar 1e team. CU leest de inhoud van het computergeheugen cel waarvan het adres in het Verenigd Koninkrijk, en plaatst het in de "command-register". De besturingseenheid bepaalt de werking overeenkomt met een specifieke opdracht en "notes" data op de opgegeven in in het geheugen van de computer adressen. Vervolgens wordt de ALU of hardware computer verder met operatie, waarna de inhoud van SC veranderd naar één, m. E. richten aan het volgende commando.

kritiek

Nadelen en hedendaagse perspectieven von Neumann architectuur blijft een onderwerp van discussie zijn. Het feit dat de machines gemaakt op de principes naar voren door deze eminente geleerde, niet perfect te zetten, werd het een lange tijd geleden opgemerkt.

Daarom kan het onderzoek van de tickets in de informatica vaak de vraag: "Wat is het principe komt niet overeen met de von Neumann architectuur en wat tekortkomingen heeft."

Indien het antwoord op deze laatste noodzakelijkerwijs moet worden vermeld:

• de aanwezigheid van de semantische afstand tussen de hogere programmeertaal programmering commandosysteem;
• over het probleem van het combineren van OP en processor bandbreedte;
• op de opkomende software crisis, veroorzaakt door het feit dat de oprichting kosten veel lager dan de kosten van de ontwikkeling van hardware, en u kunt het testprogramma niet voltooien;
• gebrek aan perspectief in termen van prestaties, zoals al eerder de theoretische limiet bereikt.

Met betrekking tot wat principe komt niet overeen met de von Neumann architectuur, hebben we het over de organisatie van een groot aantal parallelle datastromen en de commando's die inherent zijn aan multiprocessor architectuur.

conclusie

Nu weet je wat principe komt niet overeen met de von Neumann architectuur. Het is duidelijk dat wetenschap en technologie niet stil staat, en misschien binnenkort ook in elk huis zal een geheel nieuw type computers waardoor de mensheid een nieuw niveau van ontwikkeling te bereiken. By the way, voor te bereiden op het examen simulator software om te helpen "Von Neumann architectuur". Dergelijke digitale leermiddelen te vergemakkelijken de assimilatie van het materiaal en bieden een kans om hun kennis te beoordelen.