Ko princips neatbilst fon Neumann arhitektūra? Kā mašīna darbi von Neumann?

Šodien ir grūti noticēt, bet datori, bez kuriem daudzi vairs nevar iedomāties savu dzīvi, tur bija tikai pirms dažiem 70 gadus. Viens no tiem, kas sniedza būtisku ieguldījumu to izveides, bija amerikāņu zinātnieks Dzhon Fon Neyman. Viņš norādīja, ka principi, uz kuriem lielākā daļa datoru un darbojas līdz šai dienai. Apsveriet, kā von Neumann mašīna.

Īss biogrāfiskā informācija

Yanosh Neyman dzimis 1930. gadā Budapeštā, ļoti bagāta ebreju ģimenē, kas varēja vēlāk saņemt titulu muižniecība. No bērnības viņš izceļas ar izcilām spējām visās jomās. Pēc 23 Neumann aizstāvēja savu doktora disertāciju jomā eksperimentālajā fizikā un ķīmijā. 1930, jaunais zinātnieks tika uzaicināts strādāt ASV, Prinstonas universitātē. Tajā pašā laikā Neumann bija viens no pirmajiem dalībniekiem Institute for Advanced Study, kur viņš strādāja par profesoru līdz viņa nāvei. Neumann zinātniskās intereses bija ļoti plašs. Jo īpaši, tas ir viens no dibinātājiem kvantu mehānikas un matapparata jēdzienu šūnu automātisms.

Ieguldījums datorzinātnēs

Pirms mēs uzzinām princips neatbilst Von Neumann arhitektūra, tas būs interesanti uzzināt par to, kā zinātnieks ieradās ideju izveidot modernu datoru veidu.

Būt ekspertu jomā matemātikas sprādzienu un šoka viļņi agrīnā 1940s, von Neumann bija zinātniskais konsultants vienā no laboratorijām munīcijas biroja ASV armija. Gada rudenī 1943, viņš ieradās Los Alamos piedalīties izstrādē Manhettenskogo projekta personiskajā uzaicinājuma tās līdera Roberta Oppengeymera. darba grupa, lai aprēķinātu implosive saspiešanu atombumbu maksas līdz kritiskā masa ir likts priekšā viņam. Lai atrisinātu tas prasa lielu skaitļošanas, kas sākotnēji veica uz rokas kalkulatorus, un vēlāk IBM mehāniskajām tabulāciju, izmantojot perfokartēs.

Von Neumann iepazinās ar informāciju par gaitu izveidi elektromehānisko un pilnībā elektroniskās datoriem. Drīz viņš tika piesaistīti attīstībai EDVAC un ENIAC datoru, kā rezultātā darbā viņš sāka rakstīt "pirmā projekta ziņojumu par EDVAC», palika nepabeigti, kurā viņš iepazīstināja zinātnieku aprindām pilnīgi jaunu ideju, ko vajadzētu būt dators arhitektūru.

Par von Neumann principi

Datorzinības 1945. apstājās, jo visi datori tiek glabāti atmiņā numuru apstrādāta 10. formā, programma veic operāciju, tika noteikts, nosakot pēc plāksteris panelis džemperi.

Tas ievērojami ierobežo jaudu datoriem. Reālā sasniegums bija von Neumann princips. Īsumā tos var izteikt vienā teikumā: pāreju uz bināro numuru sistēma un glabā programmu principa.

analīze

Apsveriet principus, uz kuriem balstās klasiskā von Neumann mašīna struktūru, sīkāk:

1. Iet uz bināro sistēmu komata

Šis princips Neumann arhitektūra ļauj izmantot samērā vienkāršas loģikas ierīci.

2. Programmatūras pārvaldība elektroniskā skaitļošanas mašīna

Datora darbību kontrolē kopums komandas, kas tiek veikti viena pēc otras. Attīstība pirmā mašīna ar programmu glabājas atmiņā, iezīmēja mūsdienu programmu.

3. Dati un programmas tiek saglabāti datora atmiņā kopā

Šajā gadījumā, gan datu un programmu instrukcijas, ir tāda pati kā no rakstiski bināro sistēmu, tāpēc dažos gadījumos vairāk nekā tiem ir iespējams veikt tās pašas darbības, kā datiem.

izmeklēšana

Turklāt, arhitektūra Fonneymanovskoy mašīna ir šādas funkcijas:

1. atmiņas vietas ir adreses, kas ir numurēti secīgi

Izmantojot šo principu, tas kļuva iespējams izmantot mainīgos programmu. Jo īpaši, jebkurā brīdī, jūs varat atsaukties uz konkrētu vietu atmiņā ar savu adresi.

2. iespēja nosacītas filiāles programmā

Kā jau minēts, ka programmas komandas jāizpilda secīgi. Tomēr tā sniedza iespēju veikt pāreju uz kādu daļu no koda.

Kā darbojas von Neumann mašīna

Šis matemātiskais modelis sastāv no uzglabāšanas (atmiņa) , ar aritmētisko loģisko elementu (ALU), kontroli, un ieejas un izejas ierīces. Visi programmas instrukcijas ir rakstīts atmiņas šūnas, kas atrodas apkārtnē, un dati par to apstrādes - ar patvaļīgu vietās.

Jebkura komanda jāsastāv no:

• norādot, kuras darbība būtu jāveic;
• atmiņas šūnu adreses, kurās tiek glabāti sākotnējos datus, sacīja attiecīgo darbību;
• šūnu adreses, kur rakstīt rezultātu.

Šīs komandas īpašas operācijas uz ALU ievades datiem izpildīts un rezultāti tiek rakstīts atmiņas šūnas, ti. E. Uzglabā piemērotā formā turpmākai apstrādei mašīnu, vai nosūtīti izvades ierīces (monitoru, printeri, uc) un ir pieejama cilvēkam.

CU kontrolē visas daļas datoru. No viņu uz otru ierīci saņem signālus-komandas "ko darīt", jo tas saņem informāciju par to, ko viņi ir stāvokļa citām ierīcēm.

Jo vadības ierīces ir īpašu reģistru, ko sauc par "programma skaitītājs" SC. Pēc datu lejupielādes un programmas atmiņā IC saglabā adresi tās 1. komandu. CU nolasa saturu datora atmiņas šūnas, kura adrese ir Lielbritānijā, un vietās, "Command reģistrs". Vadības bloks nosaka darbību, kas atbilst konkrētu komandu, un "piezīmes" datiem norādītajās adresēs to datora atmiņā. Nākamais, ALU vai aparatūra dators doties uz operāciju, pēc kura saturs SC tiek mainīts uz vienu, m. E. Norādot uz nākamo komandu.

kritika

Trūkumi un mūsdienu perspektīvas von Neumann arhitektūra joprojām ir temats debatēm. Fakts, ka iekārtas, kas izveidoti uz principiem, ko izvirzīja šo izcilo zinātnieks, nav ideāls, tas bija pamanījuši jau sen.

Tāpēc pārbaude biļešu datorzinātnēs bieži var atrast uz jautājumu "Kas ir princips neatbilst fon Neumann arhitektūra un kādas nepilnības, tā ir."

Ja atbilde uz pēdējo jautājumu obligāti jānorāda:

• klātbūtne semantisko atšķirību starp augsta līmeņa valoda plānošanas un vadības sistēmas;
• par problēmu saskaņot OP un procesora joslas;
• par jauno programmatūras krīzi, ko izraisa tas, ka tās izveides izmaksas ir daudz zemākas nekā izmaksas par aparatūras izstrādi, un jūs nevarat pabeigt testa programmu;
• trūkums izredzēm Runājot par rezultātiem, kas jau ir sasniedzis savu teorētisko robežu.

Attiecībā uz to, ko princips neatbilst fon Neumann arhitektūra, mēs runājam par organizāciju lielu paralēlu datu plūsmu skaitu un komandas raksturīgās vairākprocesoru arhitektūrā.

secinājums

Tagad jūs zināt, ko princips neatbilst fon Neumann arhitektūru. Ir skaidrs, ka zinātne un tehnoloģijas nestāv, un, iespējams, drīz katrā mājā būs pilnīgi jauna veida datoriem, caur kuru cilvēce sasniegs jaunu attīstības līmeni. Starp citu, sagatavoties eksāmenu simulators programmatūru, lai palīdzētu "Von Neumann arhitektūru". Šādi digitālie mācību resursi atvieglot asimilāciju materiāla un sniedz iespēju novērtēt savas zināšanas.