Hvilket prinsipp ikke svarer til von Neumann-arkitektur? Hvordan maskinen fungerer av von Neumann?

I dag er det vanskelig å tro, men datamaskiner, uten noe som mange kan ikke lenger forestille meg livet, var det bare noen 70 år siden. En av dem som har gjort et avgjørende bidrag til sin etablering, var en amerikansk forsker Dzhon Fon Neyman. Han foreslo at de prinsipper som de fleste av datamaskinen og fungerer den dag i dag. Vurdere hvordan von Neumann maskin.

Kort biografisk informasjon

Yanosh Neyman ble født i 1930 i Budapest, i en svært velstående jødisk familie som var i stand til senere å motta en adelstittel. Fra barndommen var han preget av fremragende evner på alle områder. Ved 23, har Neumann forsvarte sin doktoravhandling innen eksperimentell fysikk og kjemi. I 1930 ble den unge forskeren invitert til å arbeide i USA, Princeton University. Samtidig Neumann var en av de første medlemmene av Institute for Advanced Study, hvor han jobbet som professor til sin død. Neumann vitenskapelige interesser var veldig bredt. Spesielt er det en av stifterne av kvantemekanikk og matapparata begrepet cellulære automata.

Bidrag til Computer Science

Før vi finne ut hva som prinsipp ikke oppfyller Von Neumann-arkitektur, vil det være interessant å lære om hvordan forskeren kom til ideen om å skape en moderne datamaskin type.

Å være en ekspert innen matematikk eksplosjoner og sjokkbølger i de tidlige 1940-tallet, von Neumann var en vitenskapelig konsulent ved et av laboratoriene ammunisjon Office of United States Army. Høsten 1943 kom han i Los Alamos til å delta i utviklingen av Manhettenskogo prosjekt ved personlig invitasjon fra sin leder Roberta Oppengeymera. arbeidsgruppe for å beregne implosiv komprimering av atombomben opp til en critical mass har blitt satt foran ham. For å løse det kreves stor databehandling, som i utgangspunktet utført på den håndholdte kalkulatorer, og senere på IBMs mekaniske tabulatorer, ved hjelp av hullkort.

Von Neumann ble kjent med informasjon om fremdriften av etableringen av elektromekaniske og fullt elektroniske datamaskiner. Snart ble han tiltrukket til utvikling av edvac og ENIAC datamaskiner, noe som resulterer i det arbeidet han begynte å skrive "Den første utkast til rapport om edvac», forble uferdig, der han presenterte for det vitenskapelige samfunnet en helt ny idé, hva som bør være datamaskinarkitektur.

Prinsippene for von Neumann

Informatikk i 1945 kom til en stillstand, som alle datamaskiner er lagret i minnet tallet behandlet i 10. form, ble et program for å utføre operasjoner satt ved å sette inn en patch panel hoppere.

Dette i stor grad begrenset makt datamaskiner. Den virkelige gjennombrudd var prinsippet om von Neumann. Kort fortalt kan de komme til uttrykk i en setning: overgangen til det binære tallsystemet og prinsippet om et lagret program.

analyse av

Vurdere de prinsipper som er basert på klassisk von Neumann maskin struktur, nærmere:

1. Gå til det binære system for desimaltegnet

Dette prinsippet Neumann arkitektur tillater bruk av forholdsvis enkle logikkorganet.

2. Programvare styring av elektronisk databehandling maskin

Data operasjon blir styrt av et sett med kommandoer som utføres etter hverandre. Utvikling av den første maskinen med et program som er lagret i minnet, markerte begynnelsen på moderne programmering.

3. Data og programmer blir lagret i datamaskinens minne sammen

I dette tilfellet, både data og programinstruksjoner har samme måte å skrive i det binære systemet, så i visse situasjoner enn dem er mulig å utføre de samme handlingene som dataene.

etterforskning

I tillegg har den arkitekturen Fonneymanovskoy maskinen følgende funksjoner:

1. hukommelsessteder har adresser som er nummerert fortløpende

Gjennom bruk av dette prinsippet, ble det mulig å bruke variabler i programmering. Spesielt når som helst, kan du referere til en spesiell lager av sin adresse.

2. Muligheten for en betinget gren i programmet

Som allerede nevnt, må programmene kommandoene utføres sekvensielt. Men det gis anledning til å gjøre overgangen til alle deler av koden.

Hvordan fungerer von Neumann maskin

Denne matematiske modellen består av lagring (minne) , en aritmetisk logisk enhet (ALU), kontroll, og inngangs- og utgangsenheter. Alle programinstruksjoner er skrevet i minnecellene ligger i nabolaget, og dataene for å behandle dem - i vilkårlige steder.

Alle lag bør bestå av:

• indikerer hvilken operasjon skal utføres;
• minnecelleadresser i hvilket er lagret de opprinnelige data, nevnte operasjon angår;
• celleadresser som å skrive resultatet.

Disse kommandoene spesifikke operasjoner på ALU inngangsdataene utført og resultatene er skrevet i minnecellene, det vil si. E. lagret i en form som er egnet for etterfølgende behandling maskin, eller overføres til utgangen (skjerm, skriver, etc.) og gjøres tilgjengelig for mennesket.

CU styrer alle deler av datamaskinen. Fra ham til den andre enheten mottar signaler-kommandoer "hva de skal gjøre", som det mottar informasjon om hva de er i tilstanden til andre enheter.

I styreenheten har et spesielt register kalt "programmet disken" SC. Etter nedlasting av data og programmer i minnet IC lagrer adressen til sin første team. CU leser ut innholdet i datamaskinens minne celle med adresse er i Storbritannia, og plasserer den i "kommandoregisteret". Styreenheten bestemmer den operasjon som tilsvarer en spesifikk kommando, og "toner" data ved de adresser som er spesifisert i det i datamaskinens minne. Deretter ALU eller maskinvare datamaskin fortsette til operasjon, hvoretter innholdet av SC blir endret til ett, m. E. Peker til den neste kommandoen.

kritikk

Ulemper og moderne perspektiver von Neumann-arkitektur fortsetter å være et tema for debatt. Det faktum at maskiner som er opprettet på prinsippene fremsatt av denne enestående lærd, ikke perfekt, ble det lagt merke til for lenge siden.

Derfor kan undersøkelse av billetter i informatikk ofte finne på spørsmålet "Hva er prinsippet ikke svarer til von Neumann arkitektur og hva mangler den har."

Hvis svaret på det sistnevnte nødvendigvis bør angi:

• nærværet av det semantiske gapet mellom høynivåspråk programmering og kommandosystem;
• på problemet med å forene OP og prosessor båndbredde;
• på den nye programvaren krise, forårsaket av det faktum at etableringen kostnadene er mye lavere enn kostnadene for maskinvare utvikling, og du kan ikke fullføre testprogrammet;
• manglende utsikter det gjelder ytelse, som allerede har nådd sin teoretiske grense.

Når det gjelder hva prinsippet ikke svarer til von Neumann-arkitektur, snakker vi om organiseringen av et stort antall parallelle datastrømmer og kommandoene som ligger i multi arkitektur.

konklusjon

Nå vet du hva prinsippet ikke svarer til von Neumann-arkitektur. Det er åpenbart at vitenskap og teknologi ikke står stille, og kanskje snart i hvert hus vil være en helt ny type datamaskiner der menneskeheten vil nå et nytt nivå av utvikling. Forresten, forberede seg til eksamen simulator programvare for å hjelpe "Von Neumann arkitektur". Slike digitale pedagogiske ressurser lette assimilering av materialet og gir en mulighet til å vurdere sine kunnskaper.