Que principio non se corresponde coa arquitectura von Neumann? Como a máquina funciona de von Neumann?

Hoxe en día é difícil de crer, pero ordenadores, sen a cal moitos xa non pode imaxinar a miña vida, había só uns 70 anos. Un dos que fixo unha contribución decisiva para a súa creación, foi un científico estadounidense Dzhon Fon Neyman. Suxeriu que os principios en que a maioría do equipo e funciona ata hoxe. Considere como a máquina de von Neumann.

breves informacións biográficas

Yanosh Neyman naceu en 1930 en Budapest, nunha familia xudía moi rica que era capaz de recibir posteriormente un título de nobreza. Desde a infancia, foi distinguido polo habilidades excepcionais en todos os ámbitos. Aos 23 anos, Neumann defendeu a súa tese de doutoramento no campo da física experimental e química. En 1930, o mozo científico foi invitado a traballar nos Estados Unidos, Universidade de Princeton. Á vez Neumann foi un dos primeiros membros do Instituto de Estudos Avanzados, onde traballou como profesor ata a súa morte. Neumann intereses científicos foron moi amplo. En particular, é un dos fundadores da mecánica cuántica e concepto matapparata de autómatas celulares.

Contribución Ciencia da Computación

Antes de descubrir o que principio non atende a arquitectura de von Neumann, que vai ser interesante para aprender sobre como o científico chegou a idea de crear un tipo de ordenador moderno.

Sendo un especialista na área de explosións de matemáticas e ondas de choque no inicio dos anos 1940, von Neumann era un consultor científico nun dos laboratorios do Office munición do Exército dos Estados Unidos. No outono de 1943, chegou en Los Alamos para participar no desenvolvemento do proxecto Manhettenskogo a invitación persoal do seu líder Roberta Oppengeymera. forza-tarefa para calcular a compresión implosive da carga bomba atómica ata unha Critical Mass foi posto por diante del. Para resolver-lo esixe gran computación, que inicialmente realizadas nas calculadoras de man, e máis tarde tabulators mecánicos de IBM, usando tarxetas perforadas.

Von Neumann tornouse familiarizado coa información sobre a marcha da creación de ordenadores ELETRO-mecánicos e totalmente electrónica. Logo, foi atraído para o desenvolvemento de ordenadores EDVAC e ENIAC, resultando no traballo que empezou a escribir "O primeiro borrador do informe sobre o EDVAC», permaneceu inacabado, no que presentou á comunidade científica unha idea completamente nova, que debe ser a arquitectura de computadores.

Os principios de von Neumann

ciencia da computación en 1945 chegou a un punto morto, como todos os ordenadores están gardados na súa memoria o número procesados en forma 10, un programa para as operacións de funcionamento foron definidos a través da creación dun jumpers do panel parche.

Isto limita enormemente o poder dos computadores. O certo avance foi o principio de von Neumann. Resumidamente que pode ser expresada nunha frase: a transición para o sistema numérico binario eo principio dun programa almacenado.

análise de

Considero os principios en que se basea a estrutura da máquina de von Neumann clásica, en máis detalle:

1. Vaia ao sistema binario do decimal

Esta arquitectura Neumann principio permite o uso de aparatos de lóxica relativamente simple.

2. Xestión de Software de máquina de computación electrónica

o funcionamento do ordenador é controlado por un conxunto de comandos que se executan un despois do outro. Desenvolvemento da primeira máquina cun programa almacenado na memoria, marcou o inicio da programación moderna.

3. Os datos e programas almacénanse na memoria do ordenador xuntos

Neste caso, ambos os datos e instrucións do programa teñen a mesma forma de escribir no sistema binario, así, en certas situacións sobre eles é posible realizar as mesmas accións que os datos.

investigación

Ademais, a arquitectura Fonneymanovskoy máquina ten as seguintes características:

1. Os lugares de memoria teñen enderezos que son numeradas consecutivamente

Mediante a utilización deste principio, tornouse posíbel usar variables na programación. En particular, en calquera momento, pode referirse a un lugar de memoria en particular polo seu enderezo.

2. A posibilidade dun desvío condicional no programa

Como xa se mencionou, os comandos programas deben realizar secuencialmente. Sen embargo, proporcionou a oportunidade de facer a transición a calquera parte do código.

Como é que a máquina de von Neumann

Este modelo matemático consiste de almacenamento (memoria) , unha unidade aritmética e lóxica (ALU), de control e de entrada e dispositivos de saída. Todas as instrucións do programa son escritos nas células de memoria localizados no barrio, e os datos para proceso-los - en lugares arbitrarios.

Calquera equipo debe consistir de:

• indicando que a operación debe ser realizada;
• enderezos de células de memoria na que se almacenan os datos orixinais, a referida operación en cuestión;
• enderezos de células en que para escribir o resultado.

Estes comandos de operación específica sobre os datos de entrada UTA executada e os resultados son escritos nas células de memoria, é dicir. E. almacenado nunha forma adecuada para a máquina de procesamento posterior, ou transmitido ao seu dispositivo de saída (monitor, impresora, etc.) e dispoñibles para o home.

CU controla todas as partes do ordenador. A partir del a outro dispositivo recibe sinais de comandos "o que facer", a medida que recibe información sobre o que están na condición de outros dispositivos.

Na unidade de control ten un rexistro especial chamado "contador de programa" SC. Despois de baixar os datos e programas na memoria IC almacena a dirección da súa primeiro equipo. CU le o contido da cela de memoria de ordenador cuxo enderezo é no, e colócase no comando "rexistrarse". A unidade de control determina a operación corresponde a un comando específico, e "notas" de datos nos enderezos especificados no-lo na memoria do ordenador. A continuación, a ALU ou hardware de ordenador continúe para a operación, tras o que o contido de Ourense modifícase a un, m. E. apunta ao seguinte comando.

crítica

Desvantaxes e Arquitectura contemporánea Perspectivas von Neumann segue sendo un tema de debate. O feito de que as máquinas creadas sobre os principios propostos por este notable estudioso, non perfecto, notouse que hai moito tempo.

Polo tanto, o exame de billetes en ciencia da computación pode atopar moitas veces a pregunta "Cal é o principio non se corresponde coa arquitectura von Neumann e cales deficiencias que ten."

Se a resposta a esta última, necesariamente, debe especificar:

• a presenza da diferenza entre a semántica linguaxe de programación de alto nivel e un sistema de mando;
• sobre o problema de conciliar OP e ancho de banda do procesador;
• sobre a crise software emerxente, causado polo feito de que os seus custos de creación son moito máis baixos que o custo do desenvolvemento de hardware, e non pode completar o programa de probas;
• falta de perspectivas en termos de rendemento, como xa alcanzou o seu límite teórico.

En canto ao que o principio non se corresponde coa arquitectura von Neumann, estamos a falar sobre a organización dun gran número de fluxos de datos paralelos e os comandos inherentes á arquitectura multiprocessador.

conclusión

Agora xa sabe o principio non se corresponde coa arquitectura von Neumann. É evidente que a ciencia ea tecnoloxía non está parado, e quizais en breve en cada casa será un tipo completamente novo de ordenadores a través do cal a humanidade vai acadar un novo nivel de desenvolvemento. By the way, se preparar para o software simulador de exame para axudar a "arquitectura Von Neumann". Tales recursos educativos dixitais facilitan a asimilación do material e proporcionar unha oportunidade para avaliar o seu coñecemento.