Vilken princip inte motsvarar von Neumann arkitektur? Hur maskinen fungerar av von Neumann?

Idag är det svårt att tro, men datorer, utan som många inte längre kan föreställa mitt liv, fanns det bara ett 70-tal år sedan. En av dem som på ett avgörande sätt bidragit till deras etablering, var en amerikansk forskare Dzhon Fon Neyman. Han föreslog att de principer som de flesta av datorn och fungerar i dag. Överväga hur von Neumann maskin.

Kort biografisk information

Yanosh Neyman föddes 1930 i Budapest, i en mycket förmögen judisk familj som kunde därefter ta emot en adelstitel. Från barndomen var han kännetecknas av framstående förmågor i alla områden. Vid 23 har Neumann disputerade inom experimentell fysik och kemi. År 1930 var den unge vetenskapsmannen uppmanas att arbeta i USA, Princeton University. Samtidigt Neumann var en av de första medlemmarna i Institute for Advanced Study, där han arbetade som professor fram till sin död. Neumann vetenskapliga intressen var mycket bred. I synnerhet, är det en av de grundare kvantmekanik och matapparata begreppet cellulära automater.

Bidrag till datalogi

Innan vi ta reda på vad princip inte uppfyller Von Neumann arkitektur, kommer det att bli intressant att lära sig om hur forskare kom till idén om att skapa en modern dator typ.

Att vara en expert inom matematik explosioner och chockvågor i början av 1940-talet, von Neumann var en vetenskaplig konsult på ett av de laboratorier ammunition kontoret för USA: s armé. Under hösten 1943 kom han i Los Alamos för att delta i utvecklingen av Manhettenskogo projekt på personlig inbjudan av dess ledare Roberta Oppengeymera. arbetsgrupp för att beräkna implosiva kompression av atombomben kostnad upp till en critical mass har satts framför honom. För att lösa det krävs stor computing, som till en början genomförs på handhållna miniräknare, och senare IBM: s mekaniska tabulatorer, med hjälp av hålkort.

Von Neumann blev bekant med informationen om framstegen i skapandet av elektromekaniska och helt elektroniska datorer. Snart var han lockade till utvecklingen av EDVAC och Eniac datorer, vilket resulterar i arbetet började han skriva "Det första utkastet till rapporten om EDVAC» förblev oavslutade, där han presenterades för forskarvärlden en helt ny idé, vad som borde vara den datorarkitektur.

Principerna för von Neumann

Datavetenskap 1945 avstannade, eftersom alla datorer lagras i minnet numret bearbetas i den 10: e formen har ett program för att utföra operationer in genom att sätta in en patchpanel hoppare.

Detta begränsade kraftigt kraften av datorer. Det verkliga genombrottet var principen om von Neumann. Kortfattat kan de uttryckas i en mening: övergången till det binära talsystemet och principen om ett lagrat program.

analys av

Överväga de principer som ligger till grund för den klassiska von Neumann maskinstrukturen, mer detaljerat:

1. Gå till det binära systemet om decimaltecknet

Denna princip Neumann arkitektur möjliggör användning av relativt enkel logik enhet.

2. Software hantering av elektroniska beräkningsmaskin

Datordrift styrs av en uppsättning kommandon som utförs efter varandra. Utveckling av den första maskinen med ett program lagrat i minnet, markerade början av modern programmering.

3. Data och program lagras i datorminnet tillsammans

I det här fallet både data och programinstruktioner har på samma sätt att skriva i det binära systemet, så i vissa situationer än dem är möjligt att utföra samma åtgärder som data.

utredning

Dessutom har arkitekturen Fonneymanovskoy maskinen följande funktioner:

1. minnesplatser har adresser som är numrerade i följd

Genom att använda denna princip, blev det möjligt att använda variabler i programmering. Framför allt när som helst, kan du hänvisa till en viss minnesplats genom sin adress.

2. Möjligheten att en villkorad förgrening i programmet

Som redan nämnts måste programmen kommandon utföra sekventiellt. Förutsatt det möjlighet att göra övergången till någon del av koden.

Hur gör von Neumann maskin

Denna matematiska modell består av lagring (minne) , en aritmetisk logikenhet (ALU), kontroll, och in- och utenheter. Alla instruktioner program är skrivna i minnescellerna som finns i grannskapet, och data för att behandla dem - i godtyckliga platser.

Något lag ska bestå av:

• indikerar vilken operation som skall utföras;
• minnescelladresser i vilka är lagrade originaldata, nämnda berörda insatsen;
• celladresser på sig att skriva resultatet.

Dessa kommandon specifika operationer på ALU indata exekveras och resultaten är skrivna i minnescellerna, dvs.. E. Lagrad i en form lämplig för efterföljande bearbetningsmaskin, eller överföras till den utgående enheten (bildskärm, skrivare, etc.) och göras tillgänglig för människan.

CU kontrollerar alla delar av datorn. Från honom till den andra enheten tar emot signaler-kommandon "Vad gör", eftersom den får information om vad de är i skick andra enheter.

I styranordningen har ett särskilt register som kallas "programräknaren" SC. Efter nedladdning av data och program i minnet IC lagrar adressen till dess 1: a lag. CU läser ut innehållet i datorns minne cell vars adress är i Storbritannien, och placerar den i "kommandoregistret". Styrenheten bestämmer operation motsvarar ett visst kommando och "anteckningar" data vid adresserna som anges i den i datorns minne. Därefter ALU eller hårdvara dator vidare till operation, varefter innehållet i SC ändras till ett, m. E. pekar på nästa kommando.

kritik

Nackdelar och samtida perspektiv von Neumann arkitektur fortsätter att vara föremål för debatt. Det faktum att maskiner som skapats på de principer som lagts fram av denna enastående lärd, inte perfekt, det var märkt för länge sedan.

Därför kan en undersökning av biljetter i datavetenskap ofta frågan "Vad är principen inte motsvarar von Neumann arkitektur och vilka brister den har."

Om svaret på den senare nödvändigtvis bör ange:

• närvaron av den semantiska gapet mellan programmeringshögnivåspråk och kommandosystem;
• på problemet med att förena OP och processor bandbredd;
• på den framväxande mjukvarukrisen orsakas av det faktum att dess kostnader skapande är mycket lägre än kostnaden för hårdvaruutveckling, och du kan inte fullfölja testprogrammet;
• brist på framtidsutsikter när det gäller prestanda, som redan har nått sin teoretiska gränsen.

När det gäller vilken princip inte överensstämmer med von Neumann arkitektur, talar vi om organisationen av ett stort antal parallella dataströmmar och de kommandon som ingår i multi arkitektur.

slutsats

Nu vet du vad princip inte överensstämmer med von Neumann arkitektur. Det är uppenbart att vetenskap och teknik inte står stilla, och kanske snart i varje hus kommer att bli en helt ny typ av datorer genom vilka mänskligheten kommer att nå en ny nivå av utveckling. Förresten, förbereda sig för testet simulator programvara för att hjälpa "Von Neumann arkitektur". Sådana utbildningsresurser digitala underlätta assimilering av materialet och ger en möjlighet att bedöma deras kunskaper.