Zer printzipio ez du Von Neumann arkitektura dagozkie? Nola makina von Neumann obrak?

Gaur zaila da sinesten, baina ordenagailuak, eta hori gabe askok ezin imajinatu nire bizitza, ez ziren orain dela soilik 70 urte batzuk. ekarpen erabakigarria egin zuen, bere ezarpena horietako bat, American zientzialari Dzhon Fon Neyman zen. printzipio horren gainean ordenagailua gehienak eta egun honetan lan egiten duen iradoki zuen. Demagun nola von Neumann makina.

biografiko informazio laburra

Yanosh Neyman 1930an jaio zen Budapest, familia judu oso aberats bat, noblezia titulu bat ondoren jaso ahal izan dira. Txikitatik arlo guztietan gaitasun aparta zuen bereizten. 23 egun, Neumann tesia defendatu du fisika esperimentalean eta kimikaren alorrean. 1930ean, gaztea zientzialari to the United States, Princeton University lan egiteko gonbidatu zuten. Aldi berean Neumann Institutuko Study aurreratua, non irakasle bat hil zen arte bezala lan egin zuen lehenengo kideetako bat izan zen. Neumann interesak zientifiko oso zabala izan ziren. Bereziki, mekanika kuantikoaren eta automata zelular kontzeptua matapparata sortzaileetako bat da.

Informatika ekarpena

aurkituko dugu aurretik zer printzipio betetzen ez du Von Neumann arkitektura, interesgarria nola zientzialaria ordenagailu mota moderno bat sortzeko ideia etorri zen buruz ikasteko izango da.

matematika leherketak eta shock olatuak 1940ko hasieran eremuan aditua izatea, von Neumann munizioa United States Army Office laborategietan batean aholkulari zientifikoa izan zen. 1943ko udazkenean, iritsi zen Los Alamos to Manhettenskogo proiektuaren garapenean parte hartzeko bere liderra Roberta Oppengeymera gonbidatuta pertsonala hartan. zeregin indarrean implosive bonba atomikoaren arduratzen konpresio kalkulatzeko masa kritikoa sortu nahi izan ditu bere aurrean jarri. Konpontzeko informatika handiak, hasiera egindako eskuko kalkulagailuak du, eta geroago IBM tabuladoreak mekanikoak, zulatu txartelak erabiliz beharrezkoa da.

Von Neumann zen elektro-mekanikoa eta guztiz elektronikoak ordenagailuak sortzea aurrerapenei buruzko informazioa ezagutu. Laster, EDVAC eta ENIAC ordenagailuak garatzen zen erakarrita, lanaren ondorioz idazten "on the EDVAC» txostenaren lehen zirriborroa hasi zen, geratu amaitu gabeko, bertan, ideia erabat berria, ordenagailu arkitektura izan behar aurkezten komunitate zientifikoan zuen.

von Neumann printzipioak

Computer 1945ean zientzia gelditu egin zen, ordenagailu guztietan daude bere memorian gordeta bezala 10ean inprimakia izapidetu kopurua, lantzean eragiketak programa bat adabaki panel jauzilari ezarpena ezarritako ziren.

Horrek asko mugatzen ordenagailuak boterea. benetako aurrerapauso von Neumann-printzipioaren zen. binary zenbaki sistema trantsizioa eta gordetzen programa bat printzipioa: Laburbilduz esaldi bat izango dute adierazi daiteke.

azterketa

Demagun zein klasikoaren von Neumann makina egitura, xehetasun gehiago oinarritzen da printzipio hauek:

1. du sistema bitarraren joan

Printzipioz Neumann arkitektura Hau logika nahiko erraza gailua erabiltzeko aukera ematen.

2. Software informatika elektronikoak makina kudeaketa

Computer eragiketa direla bata bestearen ondoren exekutatu komando multzo batek kontrolatzen. memorian gordeta programa batekin lehen makina garapena, programazioa modernoaren hasiera izan zen.

3. Datuak eta programak ordenagailu memorian gordetzen dira elkarrekin

Kasu honetan, bai datuak eta programa argibideak bitar sistema idazteko modu bera izatea, eta, beraz, haien gainean zenbait egoeratan posible da datu gisa ekintza bera egiteko.

ikerketa

Horrez gain, arkitektura Fonneymanovskoy makinaren ezaugarri hauek ditu:

1. memoria kokapenak dute bertan elkarren segidan zenbakituta daude helbideak

printzipio horren bidez, posible bihurtu zen aldagaiak erabili programazioan. Bereziki, edozein unetan, memoria kokaleku jakin bati erreferentzia dezakezu bere helbidea arabera.

2. baldintzapeko adar bat aukera programan

Dagoeneko aipatu bezala, programak komando sekuentzialki exekutatu behar da. Hala ere, aukera edozein kode zati trantsizioa egiteko betiere.

Nola von Neumann makinaren du

Eredu matematiko hau biltegiratze (memoria) osatzen dute , logika aritmetika unitate bat (UAL), kontrola, eta sarrera eta irteera gailuak. programaren argibide guztiak dira auzoan dago memoria zelulak, eta horiek prozesatzeko datuen idatzitako - kokapenak arbitrarioak ere.

Edozein taldek osatuko dute:

• bertan operazioa egin behar dela zehaztuz;
• memoria zelula helbideak bertan jatorrizko datuak gordetzen dira, esan eragiketa dagokio;
• zelula helbideak bertan emaitza idazteko.

Komando hauek eragiketak zehatz UAL sarrera daturik exekutatu eta emaitzak memoria zelulak idatzitako ari diren herrialdeak. E. formulario bat ondorengo prozesatzeko makina egokiak gordetzen dira, edo irteerako gailua (monitorea, inprimagailua, eta abar) transmititu eta eskuragarri egongo gizona da.

CU ordenagailuaren atal guztiak kontrolatzen ditu. harengandik beste gailua seinale-komandoak "zer egin" jasotzen, zer dira beste gailu baldintza dute informazio jasotzen baititu.

kontrol gailu batean eta "programaren kontagailua" SC izeneko erregistro berezi bat du. Datuak eta programak deskargatzea memorian ondoren IC bere 1go taldeak helbidea gordetzen. CU irakurtzen out ordenagailu memoria zelula horren helbidea Erresuma Batuan da edukia, eta leku hura ere "komandoa erregistratu". kontrol unitatea komando jakin bati dagokion eragiketa, eta "ohar" dela zehaztu ordenagailuaren memorian helbide hauetan datuak zehazten du. Hurrengoa, UAL edo hardware ordenagailu eragiketa, eta horren ondoren SC edukia da bat aldatu, m jarraitzeko. E. hurrengo komandoa seinalatuz.

kritika

Desabantailak eta Garaiko ikuspegi von Neumann arkitektura jarraitzen eztabaida gaia izan. Izan ere, printzipioak sortu makinak jarri aurrera scholar nabarmena honetan, ez da perfektua arabera, aspaldi ohartu zen.

Beraz, informatika sarrerak azterketa askotan galderari aurkitu "Zer da printzipioa ez du Von Neumann arkitektura eta zer gabeziak ditu dagozkie."

Bada bigarrenak erantzuna nahitaez zehaztu behar du:

• goi-mailako hizkuntza programazio eta komando-sistemaren arteko aldea semantikoa presentzia;
• OP eta prozesadorearen banda zabalera uztartzeko arazoa on;
• sortzen ari diren software krisia eta, hain zuzen, haren sorkuntza-kostuak hardware garapen kostua baino askoz txikiagoak dira, eta ezin duzu proba programa osatu eragindako;
• emanaldiei dagokienez irtenbideak eza, dagoeneko bere muga teoriko erdietsi ditu.

Zer printzipio ez du Von Neumann arkitektura dagozkie den bezala, paralelo datuak erreka ugari eta anitzeko arkitektura berezko komando antolaketari buruz hitz egiten ari gara.

ondorio

Orain zer printzipio ez du Von Neumann arkitektura dagozkie ezagutzen duzu. Begi bistakoa da, zientzia eta teknologia ez dago oraindik zutik, eta, agian, laster etxe bakoitzean ordenagailuak mota guztiz berri bat, horren bidez, gizateriaren garapen-maila berri bat iritsiko da izango. Bide batez, azterketa simulator software prestatzeko "Von Neumann arkitektura" laguntzeko. Horrelako hezkuntza baliabide digital materiala asimilazioa errazteko eta aukera beren ezagutza ebaluatzeko ematen.