Nguyên tắc gì không tương ứng với kiến trúc von Neumann? Làm thế nào các máy công trình của von Neumann?

Hôm nay nó khó có thể tin, nhưng máy tính, mà không có nhiều không thể tưởng tượng cuộc sống của tôi, chỉ có khoảng 70 năm về trước. Một trong những người đã góp phần quyết định thành lập của họ, là một nhà khoa học Mỹ Dzhon Fon Neyman. Ông đề nghị rằng các nguyên tắc trên mà phần lớn các máy tính và các công trình cho đến ngày nay. Xem xét cách máy von Neumann.

Giới thiệu tóm tắt thông tin tiểu sử

Yanosh Neyman được sinh ra vào năm 1930 ở Budapest, trong một gia đình Do Thái rất giàu có đã có thể sau đó nhận được một danh hiệu quý tộc. Từ thời thơ ấu ông được phân biệt bởi khả năng xuất sắc trong mọi lĩnh vực. Ở tuổi 23, Neumann đã bảo vệ luận án tiến sĩ của ông trong lĩnh vực vật lý thực nghiệm và hóa học. Năm 1930, các nhà khoa học trẻ được mời đến làm việc tại Hoa Kỳ, Đại học Princeton. Đồng thời Neumann là một trong những thành viên đầu tiên của Viện nghiên cứu cao cấp, nơi ông làm việc như một giáo sư cho đến khi ông qua đời. lợi ích khoa học Neumann là rất rộng. Đặc biệt, nó là một trong những người sáng lập của cơ học lượng tử và khái niệm matapparata cellular automata.

Đóng góp cho Khoa học Máy tính

Trước khi chúng tôi tìm hiểu những gì nguyên tắc không đáp ứng được kiến trúc Von Neumann, nó sẽ rất thú vị để tìm hiểu về cách các nhà khoa học đến ý tưởng của việc tạo ra một loại máy tính hiện đại.

Là một chuyên gia trong lĩnh vực toán học và các vụ nổ sóng xung kích trong đầu những năm 1940, von Neumann là một nhà tư vấn khoa học tại một trong những phòng thí nghiệm của Office đạn dược của quân đội Hoa Kỳ. Vào mùa thu năm 1943, ông đến Los Alamos để tham gia vào sự phát triển của dự án Manhettenskogo theo lời mời cá nhân của những người lãnh đạo của nó Roberta Oppengeymera. lực lượng đặc nhiệm để tính toán nén implosive của phụ trách bom nguyên tử lên đến một khối lượng quan trọng đã được đặt ở phía trước của anh ta. Để giải quyết nó đòi hỏi tính toán lớn, ban đầu thực hiện trên máy tính cầm tay, và sau này tabulators cơ khí của IBM, sử dụng thẻ đục lỗ.

Von Neumann trở nên quen thuộc với các thông tin về tiến độ của việc tạo ra các máy tính cơ điện và hoàn toàn điện tử. Ngay sau đó, ông bị hấp dẫn bởi sự phát triển của EDVAC và ENIAC máy tính, dẫn đến việc ông bắt đầu viết "Dự thảo đầu tiên của báo cáo trên EDVAC», vẫn chưa hoàn thành, trong đó ông trình bày cho cộng đồng khoa học một ý tưởng hoàn toàn mới, những gì nên là kiến trúc máy tính.

Các nguyên tắc của von Neumann

khoa học máy tính vào năm 1945 đến bế tắc, như tất cả các máy tính được lưu trữ trong bộ nhớ của nó số xử lý theo hình thức thứ 10, một chương trình cho các hoạt động biểu diễn đã được thiết lập bằng cách thiết lập trong một jumper bảng vá lỗi.

Điều này giúp hạn chế sức mạnh của máy tính. Các bước đột phá thực sự là nguyên tắc của von Neumann. Tóm lại họ có thể được thể hiện bằng một câu: việc chuyển đổi sang hệ thống số nhị phân và nguyên tắc của một chương trình lưu trữ.

phân tích

Hãy xem xét các nguyên tắc trên mà là dựa cấu trúc máy von Neumann cổ điển, chi tiết hơn:

1. Tới hệ thống nhị phân của số thập phân

kiến trúc Neumann Nguyên tắc này cho phép việc sử dụng các thiết bị logic tương đối đơn giản.

2. Quản lý phần mềm của máy tính điện tử

hoạt động máy tính được điều khiển bởi một bộ các lệnh được thực hiện một sau khi khác. Phát triển máy tính đầu tiên với một chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ, đánh dấu sự khởi đầu của chương trình hiện đại.

3. Dữ liệu và các chương trình được lưu trữ trong bộ nhớ máy tính lại với nhau

Trong trường hợp này, cả dữ liệu và hướng dẫn chương trình có cùng một cách viết trong hệ thống nhị phân, vì vậy trong những tình huống nhất định qua chúng có thể thực hiện các hành động tương tự như các dữ liệu.

điều tra

Bên cạnh đó, kiến trúc máy Fonneymanovskoy có các tính năng sau:

1. Vị trí bộ nhớ có địa chỉ đó được đánh số liên tục

Thông qua việc sử dụng các nguyên tắc này, người ta có thể sử dụng các biến trong chương trình. Đặc biệt, bất cứ lúc nào, bạn có thể tham khảo một vị trí bộ nhớ cụ thể bằng địa chỉ của nó.

2. Khả năng của một chi nhánh có điều kiện trong chương trình

Như đã đề cập, các lệnh chương trình phải thực hiện tuần tự. Tuy nhiên, nó cung cấp cơ hội để thực hiện việc chuyển đổi sang bất kỳ phần nào của mã này.

Làm thế nào để máy von Neumann

mô hình toán học này bao gồm dung lượng lưu trữ (bộ nhớ) , một đơn vị logic số học (ALU), kiểm soát, và đầu vào và các thiết bị đầu ra. Tất cả các hướng dẫn chương trình được viết bằng các tế bào bộ nhớ nằm trong khu phố, và các dữ liệu để xử lý chúng - tại các địa điểm tùy ý.

Bất kỳ đội nên bao gồm:

• chỉ ra mà hoạt động nên được thực hiện;
• địa chỉ ô nhớ trong được lưu trữ dữ liệu gốc, cho biết hoạt động có liên quan;
• địa chỉ ô trong đó để viết kết quả.

Những lệnh này hoạt động cụ thể trên dữ liệu đầu vào ALU thực hiện và kết quả được viết bằng các tế bào bộ nhớ, tức là. E. lưu trữ trong một hình thức thích hợp cho máy chế biến tiếp theo, hoặc chuyển đến các thiết bị đầu ra (màn hình, máy in, vv) Và tạo sẵn cho người đàn ông.

CU điều khiển tất cả các bộ phận của máy tính. Từ ông đến thiết bị khác nhận được tín hiệu-lệnh "phải làm gì", vì nó nhận được thông tin về những gì họ đang trong tình trạng của các thiết bị khác.

Trong các thiết bị điều khiển có một thanh ghi đặc biệt gọi là "chương trình truy cập" SC. Sau khi tải về các dữ liệu và các chương trình trong bộ nhớ IC lưu trữ các địa chỉ của đội 1 của nó. CU đọc ra các nội dung của các tế bào bộ nhớ máy tính có địa chỉ là ở Anh, và đặt nó vào "Command đăng ký". Bộ điều khiển xác định các hoạt động tương ứng với một lệnh cụ thể, và "ghi chú" dữ liệu tại các địa chỉ quy định tại nó trong bộ nhớ của máy tính. Tiếp theo, các ALU hoặc phần cứng máy tính tiến hành hoạt động, sau đó nội dung của SC được thay đổi thành một, m. E. Chỉ vào lệnh tiếp theo.

sự chỉ trích

Nhược điểm và kiến trúc đương đại Perspectives von Neumann tiếp tục là một chủ đề gây tranh cãi. Thực tế là máy tạo ra trên các nguyên tắc đưa ra bởi học giả xuất sắc này, không hoàn hảo, nó được chú ý một thời gian dài trước đây.

Do đó, việc kiểm tra vé trong khoa học máy tính thường có thể tìm thấy những câu hỏi "Thế nào là nguyên tắc không tương ứng với kiến trúc von Neumann và những gì thiếu sót nó có."

Nếu câu trả lời cho sau này nhất thiết phải ghi rõ:

• sự hiện diện của khoảng cách ngữ nghĩa giữa các ngôn ngữ lập trình cao cấp và hệ thống chỉ huy;
• vào vấn đề hòa OP và băng thông xử lý;
• về cuộc khủng hoảng phần mềm mới nổi, gây ra bởi thực tế là chi phí tạo của nó là thấp hơn nhiều so với chi phí của sự phát triển phần cứng, và bạn không thể hoàn thành chương trình thử nghiệm;
• thiếu triển vọng về hiệu suất, như đã đạt đến giới hạn lý thuyết của nó.

Như những gì nguyên tắc không tương ứng với kiến trúc von Neumann, chúng ta đang nói về việc tổ chức một số lượng lớn các dòng dữ liệu song song và các lệnh cố hữu trong kiến trúc đa xử.

phần kết luận

Bây giờ bạn biết những gì về nguyên tắc không tương ứng với kiến trúc von Neumann. Rõ ràng là khoa học và công nghệ là không đứng yên, và có lẽ sớm trong mỗi ngôi nhà sẽ là một loại hoàn toàn mới của máy tính thông qua đó nhân loại sẽ đạt được một cấp độ mới của sự phát triển. Bằng cách này, chuẩn bị cho các phần mềm mô phỏng kỳ thi để giúp "Von Neumann kiến trúc". tài nguyên giáo dục kỹ thuật số như vậy tạo điều kiện cho đồng hóa của vật liệu và cung cấp một cơ hội để đánh giá kiến thức của họ.