Architektura von Neumanna: historia wystąpieniu terminu

Architektura von Neumanna, znany również jako model von Neumann, czy Princeton architektury, na podstawie metody opisanej w 1945, matematyk i fizyk John von Neumann w raporcie „Pierwszy projekt” o edvac komputera.

Architektura obwód

Raport opisanego Von Neumanna architektury schemat elektronicznego komputerem cyfrowym z części składających się z jednostek przetwarzania, zawierające:

• jednostkę arytmetyczno-logiczną;
• Rejestry procesora;
• jednostka sterująca zawiera rejestr instrukcji i licznik programu;
• pamięć do przechowywania danych;
• zewnętrzne urządzenie pamięci;
• Mechanizmy wejściowych i wyjściowych.

Znaczenie rozwoju polegał na tym, że wszelkie informacje przechowywane na informacjach komputer może być używany przez program, w którym operacja, wybrane dane nie mogą być odtwarzane w tym samym czasie, ponieważ mają one wspólny autobus. Jest on wymieniony w „pierwszej wersji”, który opisuje naukowiec myśl o tym, co powinno być architektura. Von Neumann nazwał tę sytuację „wąskie gardło”, który często ogranicza wydajność systemu.

Zasady Architektura von Neumanna

Cyfrowy komputer – komputer, przechowywanie program, który zawiera instrukcje programu, odczyt danych, pisanie, i obejmuje również losowo pamięć (RAM). Principles of Architecture by Johna von Neumanna przedstawił w swoim dziele „pierwszego projektu.” Według niego, komputery zapisane w pamięci programu była poprawa w stosunku do kontroli komputerów, takich jak ENIAC. Ta ostatnia została zaprogramowana przez ustawienie przełączników i wkładanie płatu, co prowadzi do trasowania danych i sygnałów sterujących między poszczególnymi blokami funkcjonalnymi. W zdecydowanej większości pamięci jest również używany przez współczesnych komputerów w ten sposób. Zatem architektura komputer von Neumanna jest inny, na przykład z Harvardu, tak, że nie korzysta z pamięci głównej i pamięci podręcznej.

prehistoria

Pierwsze komputery miały stały program. Niektóre bardzo proste komputery nadal korzystać z tego projektu lub do celów uproszczenia lub szkoleniowych. Na przykład, kalkulator biurkowy jest również komputer z ustalonym programem. Może pracować z podstawami matematyki, ale to nie może być używany jako edytor tekstu lub konsoli gier. Zmiana ustalonego programu maszyna wymaga okablowania, restrukturyzacji lub reorganizacji aparatu. Najwcześniejsze komputery nie były tak wąskie, jak zostały one opracowane po raz pierwszy i do celów naukowych. Przeprogramowanie pojawiły się znacznie później i był to żmudny proces, ponieważ schematów blokowych i banknotów, a kończąc szczegółowych wzorów. Szczególnie trudno było proces modernizacji fizycznych kanałów odzyskiwania maszyny. Instalacja może potrwać trzy tygodnie na ENIAC i staramy się działać.

Nowy pomysł

Z komputerem, przechowywanie w pamięci programu, wszystko się zmieniło. Przechowywane w pamięci, są one konstrukcja z zestawem instrukcji. Oznacza to, że urządzenie może natychmiast uzyskać zestaw instrukcji do przeprowadzania obliczeń.

Konstrukcja takich programów odnosi się do samodzielnego modyfikowania kodu. Jednym z pierwszych roślin do takiego obiektu była potrzeba algorytmu, aby zwiększyć lub w inny sposób zmienić część adresów poleceń. Został umieszczony ręcznie we wczesnych projektów. To stało się mniej ważne, gdy rejestry indeksowe i adresowanie pośrednie stała wspólne cechy posiadane przez architekturę komputera maszyn John von Neumann. Inne zastosowania – aby wstawić często używane dane w strumieniu rozkazów z natychmiastowym rozwiązań. Ale samo modyfikowanie kodu w dużej mierze został skrytykowany, ponieważ jest zazwyczaj trudne do zrozumienia i debugowania. Poza tym, on również okazały się nieskuteczne w zakresie zwielokrotniania i buforowania systemów nowoczesnych procesorów.

Ogólnie rzecz biorąc, zdolność do leczenia instrukcjami danych – to jest to, co sprawia, monterzy, kompilatory, monterzy, ładowarki i inne instrumenty z możliwych obiektów automatycznego programowania. Że tak powiem, do pisania programów, które piszą programy. Na mniejszą skalę, powtarzające się intensywne operacje wejścia i wyjścia, takie jak manipulacje BitBlt-image prymitywnych lub vertex shaderów pikseli i w nowoczesnych grafiką 3D, okazały się nieskuteczne, aby uruchomić bez sprzętu użytkownika.

Opracowanie koncepcji przechowywane w pamięci programu

Matematyk Alan Turing, który miał interes w problemie logiki matematycznej po wykładów Maxa Newmana na uniwersytecie w Cambridge, napisał artykuł, w 1936 roku, został opublikowany w wydaniu London Mathematical Society. W nim, opisał hipotetyczny maszynę, którą nazwał „uniwersalna maszyna computing”, i który jest obecnie znany jako uniwersalnej maszyny Turinga. Miała nieskończoną przechowywanie (we współczesnej terminologii – pamięć), który zawierał zarówno instrukcje i dane, które zostało utworzone i architekturę. Von Neumann poznał Turinga w czasie, gdy był profesorem wizytującym w Cambridge w 1935 roku, w trakcie broniąc pracę doktorską w Instytucie Turinga for Advanced Study w Princeton (New Jersey), w latach 1936-1937.

Niezależnie Ji Presper Eckert i Dzhon Mochli, który opracował ENIAC School of Electrical Engineering na University of Pennsylvania, pisał o koncepcji maszyny, które są przechowywane w pamięci programu w grudniu 1943 roku. Planując nowe maszyny, edvac, Eckert napisał w styczniu 1944 roku, że będzie przechowywać dane i programy w nowej pamięci adresowalnych urządzeń za pomocą opóźnienia rtęci metalicznej. To był pierwszy raz, budowa maszyny treningowej, która przechowuje program w pamięci, które zostały zaproponowane. W tym samym czasie, a Mauchly nie byli świadomi pracy Turinga (na zdjęciu poniżej).

architektura Komputer: zasada Von Neumann

Von Neumann był zaangażowany w „Manhattan Project” w Narodowym Laboratorium w Los Alamos, co wymagało ogromnej ilości obliczeń. To przyciągnęło go do projektu w lecie 1944 ENIAC. Tam przyłączył się do dyskusji na temat komputera edvac rozwój. W tej grupie, że napisał artykuł zatytułowany „Pierwszy projekt raportu na edvac», oparta na pracy Eckert i Mauchly'ego. To był niedokończony, gdy jego kolega Goldstein rozprowadzane projekt z von Neumanna (nawiasem mówiąc, Eckert i Mauchly byli oszołomieni tej wiadomości). Dokument ten został odczytany przez dziesiątki współpracowników von Neumanna w Ameryce i Europie i miał ogromny wpływ na następnym etapie rozwoju komputerowej.

Podstawowe zasady Architektura von Neumanna, jak określono w „pierwszej wersji” zyskał szeroką popularność, a Turing zakryła raport na temat kalkulatora elektronicznego, który został opisany szczegółowo w inżynierii i programowania. Stwierdzono oraz prezentacja samochodu autora, który był o nazwie Automatic Computing Engine (ACE). Przedstawił go do komitetu wykonawczego British National Physical Laboratory w 1946 roku. Po pewnym czasie wyprodukowano nawet pomyślne wdrożenie różnych wzorów ACE.

Zacznij projekty

A projekt dokumentów von Neumanna i Turinga opisuje komputer przechowywanie w pamięci konkretnego programu, ale artykuł Von Neumann osiągnąć większy obrót w społeczeństwie, a architektura komputer stał się znany jako John Architektura von Neumanna.

W 1945 roku profesor Neumann, który wtedy pracował w szkole inżynierskiej w Filadelfii, gdzie po raz pierwszy ENIAC został zbudowany, wydany w imieniu swoich kolegów zgłosić się na logicznej konstrukcji komputerów cyfrowych. Raport dostarcza dość szczegółową propozycję budowy maszyny, która od tamtej pory stać się znany jako edvac. Miała dopiero niedawno powstała w Ameryce, ale raport zainspirował stworzenie von Neumanna EDSAC.

Maniacy i Joniacs

W 1947 roku, Burks, Goldstein i von Neumann opublikował kolejny raport, który obejmował budowę innego typu samochodu (tym razem równolegle), który miał być bardzo szybki, zdolny, być może, do przewozu do 20.000 operacji na sekundę. Zauważyli, że nierozwiązany problem w budowie to było opracowanie odpowiedniej pamięci, wszystkie treści, które muszą być natychmiast dostępne. Po pierwsze, zaproponowano zastosowanie specjalnej rurki próżniowe, zwany Selectron, który został wynaleziony w laboratorium Princeton. Takie rury są drogie, a ich bardzo trudne, zwłaszcza jeśli używasz tej architektury. Von Neumann następnie postanowił zbudować samochód oparty na pamięci Williamsa. Maszyna ta, która została zakończona w czerwcu 1952 w Princeton, stała się powszechnie znana MANIAC (lub po prostu Maniacs). Jego konstrukcja jest inspirowane przez twórców na budowę pół tuzina lub więcej podobnych urządzeń, które są obecnie budowane w Ameryce i nazwie Comic Johniacs.

zasady tworzenia

Jednym z najbardziej nowoczesnych komputerów cyfrowych, urzeczywistniającym rozwój i poprawę w technice automatycznego obliczania elektronicznej wykazano w National Physical Laboratory w Teddington, gdzie został zaprojektowany i zbudowany przez niewielką grupę matematyków, inżynierów i badawczych, przy pomocy wielu inżynierów produkcji od angielskiego Electric Company Ltd. Sprzęt jest jeszcze w laboratorium, ale jedynie jako prototyp znacznie większego zakładu, który jest znany jako Automatic Computing Engine. Jednak, pomimo stosunkowo niewielkiej wadze i zawartości zaledwie 800 zaworów termokatodą, jest niezwykle szybka i wszechstronna maszyna liczenia.

Podstawowe pojęcia i abstrakcyjnych zasad kalkulacji obsługa maszyn zostały sformułowane przez dr Turinga na podstawie tego samego Towarzystwa Matematycznego w 1936 roku w Londynie, ale pracować na takich maszynach w Wielkiej Brytanii została opóźniona przez wojnę. W 1945 roku badanie problemów, tworzenia takich urządzeń kontynuowano w National Physical Laboratory dr Vormsli, Kuratora Wydziału Matematyki Laboratory. Wstąpił do Turinga i jego mały zespół ekspertów, a do wstępnego planowania 1947 był wystarczająco zaawansowany, aby uzasadnić utworzenie specjalnej grupy.

Pierwsze komputery w architekturze von Neumanna

Pierwszy projekt opisuje schemat, który został użyty przez wiele uniwersytetów i przedsiębiorstw do tworzenia własnych komputerów. Spośród nich tylko ILLIAC ORDVAC i mają kompatybilnych zestawów instrukcji.

Klasyczna architektura von Neumanna został zrealizowany w Manchesterze małej maszynie doświadczalnej (SSEM), nazywany dziecka na uniwersytecie w Manchesterze, który wydał swój pierwszy udany start urządzenia, które posiada pamięć programu, 21 czerwca 1948.

EDSAC University of Cambridge, pierwszy praktyczny komputer elektroniczny tego rodzaju, po raz pierwszy został uruchomiony w maju 1949 roku z powodzeniem.

Rozwój tworzonych modeli

IBM SSEC miał okazję do rozważenia instrukcje jak dane i został publicznie wykazał 27 stycznia 1948 r. Ta zdolność jest potwierdzone w US Pat. Jednak to częściowo elektromechaniczny maszyna, a nie w pełni elektroniczny. W praktyce, instrukcje zostały odczytane z taśmy papierowej z powodu swojej ograniczonej pamięci.

Baby był pierwszym komputerem w pełni elektroniczny do uruchamiania programów zapisanych. To program, faktoring trwał 52 minut, 21 czerwca 1948 po uruchomieniu i proste obliczenie podzielenie obliczenia, które pokazują, że dwie liczby są względnie pierwsze.

ENIAC został zmodyfikowany tak, aby pracować jako prymitywnego komputera dla tylko do odczytu, ale na tej samej architekturze, i wykazano w dniu 16 września 1948 roku, a uruchomienie programu Adele Goldstein zorganizowany z pomocą von Neumanna.

Binac spędził kilka programów testowych w lutym, marcu i kwietniu 1949 roku, mimo że nie zostało zakończone do września 1949 r. Ponadto Próby przeprowadzono kilka udanych) (inne komputery elektroniczne, które jest charakterystyczne dla architektury. Von Neumann, nawiasem mówiąc, i kontynuował pracę nad projektem „Manhattan”. To taki wszechstronny człowiek.

Ewolucja architektury systemu magistrali

Przez dziesiątki lat, już w latach 60. i 70., komputery w ogóle stały się mniejsze i szybciej, w wyniku ewolucji, które zostały poddane komputerowej architekturę von Neumanna. Na przykład, wyświetlacz pamięci wejściowego i wyjściowego umożliwia odpowiednie urządzenia, dane i instrukcje dotyczące sposobu zintegrowania systemu, które będą przetwarzane, pozostają w pamięci. System magistrali mogą być wykorzystane w celu zapewnienia system modułowy z mniejsze. To jest czasami nazywane „racjonalizacja” architektury. W następnych dziesięcioleciach, czasami proste mikrokontrolery nie korzystać z niektórych funkcji typowego modelu w celu zmniejszenia kosztów i wielkości. Ale wielkie komputery postępować zgodnie z ustaloną architekturę, ponieważ mają one dodatkowe funkcje, aby zwiększyć wydajność.