Რა პრინციპით არ შეესაბამება ფონ ნეიმანის არქიტექტურა? როგორ მანქანა სამუშაოები ნეიმანის?

დღეს ეს დაუჯერებელია, მაგრამ კომპიუტერი, რომლის გარეშეც ბევრი აღარ შეუძლია წარმომიდგენია ჩემი ცხოვრება, იქ მხოლოდ 70 წლის წინ. ერთ-ერთი მათგანი, რომელმაც გადამწყვეტი წვლილი შეიტანა მათი შექმნის, იყო ამერიკელი მეცნიერი dzhon Fon Neyman. იგი ვარაუდობს, რომ პრინციპები, რომლებზეც უმრავლესობა კომპიუტერი და მუშაობს ამ დღეს. განვიხილოთ, როგორ ნეიმანის მანქანა.

მოკლე ბიოგრაფიული ინფორმაცია

Yanosh Neyman დაიბადა 1930 წელს ბუდაპეშტში, ძალიან მდიდარი ებრაული ოჯახი, რომელიც შეძლო შემდგომში მიიღებს წოდებრივი. მას ბავშვობიდანვე გამოირჩეოდა განსაკუთრებული შესაძლებლობები ყველა სფეროში. 23 წლის Neumann დაიცვა თავისი სადოქტორო დისერტაცია სფეროში ექსპერიმენტული ფიზიკა და ქიმია. 1930 წელს, ახალგაზრდა მეცნიერი მიიწვიეს სამუშაოდ შეერთებული შტატები, პრინსტონის უნივერსიტეტში. ამავე დროს, Neumann იყო ერთ-ერთი პირველი წევრები ინსტიტუტი Advanced სასწავლო, სადაც იგი მუშაობდა, როგორც პროფესორი სანამ მისი გარდაცვალების. Neumann სამეცნიერო ინტერესების ძალიან ფართო. კერძოდ, ეს არის ერთ-ერთი დამფუძნებელი კვანტური მექანიკის და matapparata კონცეფცია ფიჭური automata.

წვლილი კომპიუტერულ მეცნიერებათა

სანამ ჩვენ გაირკვეს, თუ რა პრინციპით არ აკმაყოფილებს ნეიმანის არქიტექტურა, ეს იქნება საინტერესო უნდა ვისწავლოთ, თუ როგორ მეცნიერი მოვიდა შექმნის იდეა თანამედროვე კომპიუტერული ტიპის.

როგორც ექსპერტი სფეროში მათემატიკა აფეთქებები და დარტყმითი ტალღების ადრეულ 1940, ნეიმანის იყო სამეცნიერო კონსულტანტი ერთ ლაბორატორიები საბრძოლო მასალა ოფისი ამერიკის შეერთებული შტატების არმია. შემოდგომაზე 1943 წელს, იგი ჩამოვიდა ლოს ალამოსის მონაწილეობის განვითარების Manhettenskogo პროექტის პირადი მიწვევით მისი ლიდერის Roberta Oppengeymera. რაზმის გამოთვლა implosive შეკუმშვის ატომური ბომბის დააკისროს მდე კრიტიკული მასა უკვე დააყენა წინ მას. უნდა გადაწყვიტოს, რომ საჭიროა დიდი computing, რომელიც თავდაპირველად განხორციელდეს ხელის კალკულატორები და შემდეგ IBM მექანიკური tabulators გამოყენებით ბარათები.

ნეიმანის გაეცნო ინფორმაციას პროგრესის შექმნის ელექტრო-მექანიკური და მთლიანად ელექტრონული კომპიუტერი. მალე, მას იზიდავს განვითარების EDVAC და ENIAC კომპიუტერი, რის შედეგადაც მუშაობა მან დაიწყო წერა "პირველი პროექტი ანგარიშს EDVAC», დაუმთავრებელი დარჩა, სადაც მან წარმოადგინა სამეცნიერო საზოგადოებას სრულიად ახალი იდეა, თუ რა უნდა იყოს კომპიუტერის არქიტექტურა.

პრინციპები ნეიმანის

კომპიუტერულ მეცნიერებათა 1945 წელს გაჩერდა, როგორც ყველა კომპიუტერი ინახება მის მეხსიერებაში რაოდენობის დამუშავებული მე -10 კლასელი, პროგრამა ოპერაციის იქნა დადგენილი გარემოში პაჩპანელი კომპიუტერი.

ეს მნიშვნელოვნად შეზღუდა ძალა კომპიუტერები. რეალური გარღვევა იყო პრინციპი ნეიმანის. მოკლედ, ისინი შეიძლება გამოიხატოს ერთი წინადადება: გადასვლას ორობითი რიცხვი სისტემის და პრინციპი შენახული პროგრამა.

ანალიზი

განვიხილოთ პრინციპები, რომელიც ეფუძნება კლასიკურ ნეიმანის მანქანა სტრუქტურა, უფრო დეტალურად:

1. გადასვლა ორობითი სისტემა ათობითი

ეს პრინციპი Neumann არქიტექტურა საშუალებას იძლევა გამოყენების შედარებით მარტივი ლოგიკა მოწყობილობა.

2. პროგრამული უზრუნველყოფის მართვის ელექტრონული გამომთვლელი მანქანა

კომპიუტერული ოპერაცია აკონტროლებს კომპლექტი ბრძანებები, რომლებიც შესრულებული ერთი შემდეგ სხვა. განვითარების პირველი მანქანა პროგრამის მეხსიერებაში შენახვით, აღინიშნება დასაწყისში თანამედროვე პროგრამირების.

3. მონაცემთა და პროგრამების ინახება კომპიუტერის მეხსიერების ერთად

ამ შემთხვევაში, ორივე მონაცემები და პროგრამის ინსტრუქციებს აქვს იგივე გზა წერა ორობითი სისტემა, ასე რომ გარკვეულ სიტუაციებში მათზე შეიძლება შეასრულოს იგივე ქმედებები მონაცემები.

გამოძიება

გარდა ამისა, არქიტექტურა Fonneymanovskoy მანქანა აქვს შემდეგი ფუნქციები:

1. მეხსიერების ადგილებში გვაქვს მისამართები, რომლებიც თანმიმდევრულად დანომრილი

გამოყენებით ამ პრინციპის თანახმად, შესაძლებელი გახდა გამოიყენოთ ცვლადები პროგრამირებაში. კერძოდ, ნებისმიერ დროს, შეგიძლიათ ეხება კონკრეტული მეხსიერებაში მისი მისამართზე.

2. შესაძლებლობა პირობითი ფილიალი პროგრამა

როგორც უკვე აღვნიშნეთ, პროგრამები ბრძანებები უნდა შეასრულოს თანამიმდევრულად. თუმცა, ეს გათვალისწინებული შესაძლებლობა, რომ გარდამავალი ნებისმიერი ნაწილი კოდი.

როგორ აკეთებს ფონ ნეიმანის მანქანა

ეს მათემატიკური მოდელი შედგება შენახვის (მეხსიერება) , არითმეტიკული ლოგიკა ერთეული (ALU), კონტროლი და შემავალი და გამომავალი მოწყობილობები. ყველა პროგრამის ინსტრუქციებს იწერება მეხსიერების უჯრედები უბანში, და მონაცემების დამუშავების მათგანი - თვითნებური ადგილებში.

ნებისმიერი გუნდი უნდა შედგებოდეს:

• მითითებით, რომელიც ოპერაცია უნდა შესრულდეს;
• მეხსიერება საკანში მისამართები, რომლებიც ინახება ორიგინალი მონაცემები, განაცხადა ოპერაციის შესაბამისად;
• საკანში მისამართები რომელშიც დაწერა შედეგი.

ეს ბრძანებები კონკრეტული ოპერაციების ALU შემავალი მონაცემების შესრულებული და შედეგები იწერება მეხსიერების უჯრედები, ანუ. E. შენახული ფორმა განკუთვნილია შემდგომი დამუშავება მანქანა, ან გადამდები გამომავალი მოწყობილობა (მონიტორი, პრინტერი, და ა.შ.) და ხელმისაწვდომი კაცი.

CU აკონტროლებს ყველა კუთხეში კომპიუტერი. მისგან სხვა მოწყობილობა იღებს სიგნალებს-ბრძანებები "რა უნდა გააკეთოს", როგორც იგი იღებს ინფორმაციას, თუ რა ისინი იმ პირობით, სხვა მოწყობილობები.

საკონტროლო მოწყობილობა სპეციალურ რეესტრში ეწოდება "პროგრამა counter" SC. ჩამოტვირთვის შემდეგ, მონაცემები და პროგრამების მეხსიერების IC ინახავს მისამართი მისი 1st გუნდი. CU კითხულობს შინაარსი კომპიუტერის მეხსიერების საკანში რომლის მისამართია დიდ ბრიტანეთში, და ადგილები იგი "ბრძანება რეგისტრაცია". კონტროლის ერთეული განსაზღვრავს ოპერაციის შესაბამისი კონკრეტული ბრძანება და "შენიშვნები" მონაცემები მისამართები მითითებული ეს კომპიუტერის მეხსიერებაში. შემდეგი, ALU და ტექნიკა კომპიუტერული გაგრძელება ოპერაცია, მას შემდეგ, რაც შინაარსი SC შეიცვალა ერთი, მ. E. მიუთითებს შემდეგი ბრძანება.

კრიტიკა

ნაკლოვანებები და თანამედროვე პერსპექტივები ნეიმანის არქიტექტურა აგრძელებს იყოს საგანია. ის ფაქტი, რომ მანქანები შექმნილი პრინციპებზე მიერ წამოყენებული ამ გამოჩენილი მეცნიერის, არ არის სრულყოფილი, აღმოჩნდა, რომ დიდი ხნის წინ.

აქედან გამომდინარე, გამოცდის ბილეთების კომპიუტერულ მეცნიერებაში ხშირად კითხვაზე "რა არის პრინციპი არ შეესაბამება ფონ ნეიმანის არქიტექტურა და რა ხარვეზები აქვს."

თუ პასუხი ამ უკანასკნელს აუცილებლად უნდა განსაზღვროს:

• თანდასწრებით სემანტიკური შორის მაღალი დონის ენა პროგრამირების და ბრძანება სისტემა;
• პრობლემის შეჯერება OP და პროცესორის სიჩქარის;
• განვითარებადი პროგრამული კრიზისი, გამოწვეულია იმით, რომ მისი შექმნის ხარჯები გაცილებით დაბალია, ვიდრე ღირებულება ტექნიკის განვითარება და ვერ დაასრულებს გამოცდის პროგრამა;
• უპერსპექტივობის შესრულების თვალსაზრისით, როგორც უკვე მიაღწია თავისი თეორიული ზღვარი.

როგორც, რა პრინციპით არ შეესაბამება ფონ ნეიმანის არქიტექტურა, ჩვენ ვსაუბრობთ ორგანიზაცია დიდი რაოდენობით პარალელურად მონაცემების ნაკადების და ბრძანებები, რომლებიც თან ახლავს multiprocessor არქიტექტურა.

დასკვნა

ახლა თქვენ იცით, რა პრინციპით არ შეესაბამება ფონ ნეიმანის არქიტექტურა. აშკარაა, რომ მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების არ იდგა ისევ, და ალბათ მალე თითოეულ სახლში იქნება სრულიად ახალი ტიპის კომპიუტერი, რომლის მეშვეობითაც კაცობრიობას მიაღწევს ახალ განვითარების დონე. სხვათა შორის, მოსამზადებლად გამოცდა სიმულატორი პროგრამული უზრუნველყოფა, რათა დაეხმაროს "ნეიმანის არქიტექტურა". ასეთი ციფრული საგანმანათლებლო რესურსები შეუწყოს ასიმილაციის მასალის და უზრუნველყოფს შესაძლებლობა შეაფასოს მათი ცოდნა.