PočítačeDatabázy

Koncepcia Johna von Neumanna: história vzniku tohto pojmu

Architektúra von Neumann, tiež známy ako von Neumann modelu, alebo Princeton architektúry, založenej na metóde opísanej v roku 1945, matematik a fyzik John von Neumann v správe "Prvý návrh" počítačového EDVAC.

architektúra obvod

Správa popisuje von Neumann architektúra schéma elektronického digitálneho počítača s dielmi skladajúci sa z jednotky pre spracovanie, vrátane:

  • aritmetická logická jednotka;
  • registre procesora;
  • riadiaca jednotka obsahuje register inštrukcie a čítač programu;
  • pamäť pre uloženie dát;
  • externé pamäťové zariadenia;
  • vstupné a výstupné mechanizmy.

Význam vývoja spočívala v tom, že všetky informácie uložené na informácie o počítači môžu byť použité v rámci programu, v ktorom sa operácia, vybrané dáta sa nedajú prehrávať súčasne, pretože zdieľajú spoločný autobus. To je spomenuté v "prvý návrh", ktorý popisuje vedec myslenie o tom, čo architektúra by mala byť. Von Neumann nazýva sa táto situácia "úzke miesto", ktoré často obmedzuje výkon systému.

Princípy von Neumannova architektúra

Digitálny počítač - počítač, uloženie programu, ktorý obsahuje programové inštrukcie sú dáta čítania, písania, a tiež obsahuje pamäť s priamym prístupom (RAM). Princípy architektúry John von Neumann načrtol vo svojom diele "The prvého projektu." Podľa neho počítače uložené v pamäti programu bolo zlepšenie oproti kontrole počítačov, ako ENIAC. Ten bol naprogramovaný nastavením spínačov, a vloženie náplasti, čo má za smerovanie dátových a riadiacich signálov medzi rôznymi funkčnými blokmi. V drvivej väčšine pamäti je využívané aj modernými počítačmi týmto spôsobom. Tak Architektúra počítača von Neumann je iný, napríklad z Harvardu, takže sa nepoužíva hlavné a vyrovnávaciu pamäť.

pravek

Prvé počítače dostali pevnú program. Niektoré veľmi jednoduché počítače aj naďalej používať tento dizajn alebo pre zjednodušenie alebo výcvikové účely. Napríklad, stolná kalkulačka je tiež počítač s pevným programom. Môže pracovať so základmi matematiky, ale to nemôže byť použitý ako textový procesor , alebo hernej konzoly. Zmena programu pevnú stroj vyžaduje prepojovanie, reštrukturalizácie alebo reorganizácie prístroja. Najskoršie počítače neboli tak úzka, ako boli vyvinuté prvýkrát a na vedecké účely. Preprogramovanie sa objavili oveľa neskôr a bolo to prácne, pretože blokových schém a bankoviek a končí podrobnými návrhmi. Zvlášť ťažké bol proces modernizácie fyzických kanálov obnovy stroj. To môže trvať inštalácia tri týždne na ENIAC a snaží sa, aby to fungovalo.

nová myšlienka

S počítačom, uloženie programu do pamäte, sa všetko zmenilo. Ukladajú do pamäte, sú konštrukcie so sadou inštrukcií. To znamená, že stroj môže okamžite získať sadu inštrukcií na vykonávanie výpočtov.

Konštrukcia týchto programov sa týka vlastnej modifikujúce kódu. Jeden z prvých pretekov na takýto objekt bol potrebný algoritmus pre zvýšenie alebo inak zmeniť časti adresy príkazov. Bol umiestnený ručne v skorých designov. Toto stalo sa menej dôležité, keď indexové registre a nepriame adresovanie sa stal spoločné rysy posadnutých počítačovej architektúry John von Neumann stroja. Iné použitia - vkladanie často používaných dát v prúde príkazov s okamžitým riešením. Ale self-modifikovať kód do značnej miery bola kritizovaná, pretože to je zvyčajne veľmi ťažké pochopiť a ladenie. Okrem toho sa tiež ukázala ako neúčinná, pokiaľ ide o rozmnožovanie a caching schémy moderných procesorov.

Skrátka a dobre, schopnosť zaobchádzať s inštrukciami ako dátach - to je to, čo robí montérov, kompilátory, montérov, nakladače a ďalšie nástroje s možnými objektmi automatizovaného programovania. Aby som tak povedal, písať programy, ktoré písať programy. V menšom meradle, sa zistilo, že opakujúce intenzívne vstupné a výstupné operácie, ako sú BitBlt-image manipulácie primitívnych alebo pixel a vertex shadery v moderných 3D grafike ako neúčinná bežať bez zásahu používateľa zariadenia.

Vývoj koncepcie uložený v programovej pamäti

Matematik Alan Turing, ktorí mali záujem o probléme matematickej logiky po prednáškach Max Newman na Cambridge University, napísal článok, v roku 1936 bolo uverejnené vo vydaní London Mathematical spoločnosti. V ňom opísal hypotetický stroj, ktorý nazval "univerzálny výpočtový stroj", a ktorý je teraz známy ako univerzálny Turingov stroj. Mala nekonečný úložný priestor (v modernej terminológii - pamäť), ktorý obsahoval ako inštrukcie a dáta, ktorá bola vytvorená a architektúry. Von Neumann sa zoznámil s Turing v čase, keď bol hosťujúcim profesorom na Cambridge v roku 1935, a v priebehu obhajobou dizertačnej práci na Turing Institute for Advanced Study v Princetone (New Jersey) v 1936-1937.

Nezávisle Ji Presper Eckert a Dzhon Mochli, ktorý vyvinul ENIAC škola elektrotechnická na University of Pennsylvania, píše o koncepte stroja, ktorý uchováva program v pamäti v decembri 1943. Pri plánovaní nový stroj, EDVAC, Eckert písal v januári 1944, že bude ukladať dáta a programy v novom zariadení adresovateľné pamäte pomocou meškanie kovovej ortuti. Bolo to prvýkrát, kedy výstavba prax stroj, ktorý ukladá program v pamäti boli navrhnuté. Súčasne, on a Mauchly neboli vedomí práce Turing (na obrázku nižšie).

Architektúra počítača: princíp Von Neumann

Von Neumann bol zapojený do "Manhattan Project" v Národnej laboratóriu v Los Alamos, čo si vyžiadalo obrovské množstvo výpočtov. To ho priťahované k projektu v lete 1944, ENIAC. Tam vstúpil do rokovaní o rozvoji EDVAC počítača. V rámci tejto skupiny, on napísal článok s názvom "Prvý návrh správy o EDVAC», založený na prácu Eckert a Mauchly. Bol to nedokončený, keď jeho kolega Goldstein distribuovaný projektu s von Neumann (mimochodom, Eckert a Mauchly boli ohromení túto správu). Tento dokument bol prečítaný desiatky kolegovia von Neumanna v Amerike a v Európe a mal hlboký vplyv na ďalšiu fázu vývoja počítača.

Základné princípy von Neumann architektúre, ako je stanovené v "prvej verzii," získala širokú popularitu, zatiaľ čo Turing zakryla správu o elektronickom kalkulátora, ktorý bol podrobne opísaný v strojárstve a programovania. Bolo uvedené a prezentácie autorovho vozidla, ktorý bol nazývaný Automatic Computing Engine (ACE). Predstavil ju do výkonného výboru britského National Physical Laboratory v roku 1946. Po nejakej dobe sa vyrábali aj úspešnej realizácie rôznych ACE vzorov.

spustiť projekty

A projekt dokumentov von Neumann a Turing opisuje počítač ukladania do pamäti špecifický program, ale ten článok Von Neumann dosahuje väčšieho obehu v spoločnosti a počítačovej architektúry sa stal známy ako John von Neumann architektúre.

V roku 1945 profesor Neumann, ktorý potom pracoval v strojárskom škole vo Filadelfii, kde sa prvýkrát bola postavená ENIAC, vydaný menom svojim kolegom správu o logickom návrhu číslicových počítačov. Správa poskytuje pomerne podrobný návrh na konštrukciu stroja, ktorý sa od tej doby stal známy ako EDVAC. Mala len nedávno vznikla v Amerike, ale správa inšpirovala vznik von Neumann EDSAC.

Maniaci a Joniacs

V roku 1947, Burks, Goldstein a von Neumann publikoval ďalšiu správu, ktorá pokryla výstavba iný typ vozidla (tentoraz paralelné), ktorý mal byť veľmi rýchly, schopný snáď niesť až 20.000 operácií za sekundu. Uviedli, že nevyriešeným problémom pri stavbe to bol vývoj vhodného pamäti, všetok obsah, ktorý musí byť okamžite k dispozícii. Po prvé, navrhuje použiť špeciálne elektrónku, ktorá sa nazýva Selectron, ktorý bol vynájdený na Princeton laboratóriu. Takéto rúrky sú drahé, a urobiť je veľmi ťažké, a to najmä ak používate túto architektúru. Von Neumann následne rozhodol postaviť auto založené na pamäti Williamsa. Tento stroj, ktorý bol dokončený v júni 1952 v Princetone, stal sa široko známy MANIAC (alebo len Maniacs). Jeho dizajn je inšpirovaný tvorcovia na konštrukciu pol tucta alebo viac podobných zariadení, ktoré sú v súčasnej dobe postavený v Amerike a vyzval komických Johniacs.

princípy tvorby

Jeden z najmodernejších digitálnych počítačov, stelesňujúci vývoj a zlepšenie v technike automatického elektronického počítanie bola preukázaná v Národnej fyzikálne laboratória v Teddington, kde bol navrhnutý a postavený malou skupinou matematikov, inžinierov a výskumných inžinierov, s pomocou celej rady výrobných inžinierov z anglického Electric Company Ltd. Zariadenie je stále v laboratóriu, ale iba ako prototyp oveľa väčší závod, ktorý je známy ako Automatic Computing Engine. Ale aj napriek relatívne malú hmotnosť a obsah len 800 thermionic ventily je extrémne rýchly a všestranný počítanie stroj.

Základné pojmy a abstraktné princípy výpočtu obsluha strojov boli formulované Dr Turing na základe rovnakého London matematickej spoločnosti v roku 1936, ale práce na týchto strojoch vo Veľkej Británii bola odložená vojnou. V roku 1945, skúmanie problematiky vytváranie takýchto zariadení pokračovalo v National Physical Laboratory Dr. Vormsli, vrchným katedry matematiky Laboratory. On sa pripojil k Turing a jeho malý tím odborníkov, a do roku 1947 predbežné plánovanie je dostatočne pokročilá, aby ospravedlniť vytvorenie osobitnej skupiny.

Prvé počítače na architektúre von Neumann

Prvým projektom je popísaný systém, ktorý bol v mnohých univerzít a spoločností slúžia na vytváranie vlastných počítačov. Medzi nimi iba ILLIAC ORDVAC a majú kompatibilné inštrukčnej sady.

Klasická von Neumann architektúra bola zakotvená v Manchestri malej experimentálnej stroj (SSEM), prezývaný dieťa na univerzite v Manchestri, ktorý robil jeho prvé úspešné vypustenie zariadenie, ktoré drží v pamäti programu, 21. júna 1948.

EDSAC University of Cambridge, prvý praktický elektronický počítač tohto druhu, bola úspešne zahájená prvýkrát v máji 1949.

Vývoj vytvorených modelov

IBM SSEC mal príležitosť hodnotiť podľa pokynov dát a bol verejne demonštroval 27. januára 1948. Táto schopnosť je potvrdená v americkom pat. Avšak, to bolo čiastočne elektromechanický stroj, skôr než plne elektronická. V praxi inštrukcie boli odpočítané z dierne pásky vďaka svojej obmedzenej pamäte.

Dieťa bol prvý plne elektronický počítač spustiť uložené programy. Je factoring Program bežal po dobu 52 minút, 21 júna 1948 po spustení a jednoduchý výpočet rozdelenia výpočet, ktorý ukazuje, že obe čísla sú nesoudělná.

ENIAC bol upravený tak, aby pracoval ako primitívne počítač pre read-only, ale na rovnakej architektúre, a bolo preukázané 16. septembra 1948, a začatia programu Adele Goldstein organizovaná pomocou von Neumann.

Mbináciu strávil niekoľko testovacích programov vo februári, marci a apríli 1949, hoci to nebolo dokončené do septembra 1949. Okrem toho skúšobné jazdy boli vykonané (niektoré úspešné) ďalšie elektronické počítače, čo je charakteristické pre architektúru. Von Neumann, mimochodom, a pokračoval v práci na projekte "Manhattan". To je taký všestranný človek.

Vývoj zbernice systémovej architektúry

Cez desaťročia, už v 60. a 70. rokoch, počítače všeobecne stali menšie a rýchlejšie, čo má za následok vývoj, ktorý prekonal architektúre počítača von Neumann. Napríklad zobrazenie vstupného a výstupného pamäte umožňuje príslušné zariadenia, dát a návod, ako začleniť do systému, ktorý bude vybavená, zostávajú v pamäti. Autobus systém môže byť použitý pre modulárny systém s menšou. To je niekedy nazývané "racionalizácia" architektúry. V nasledujúcich desaťročiach, niekedy jednoduché mikroprocesory nepoužívajú niektoré vlastnosti typické modelu s cieľom znížiť náklady a veľkosť. Ale veľké počítače sledovať zavedenú architektúru, pretože pridali funkcie pre zlepšenie výkonu.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 sk.atomiyme.com. Theme powered by WordPress.