212 Shares 1473 views

Jaka zasada nie odpowiada architekturze von Neumanna? Jak działa maszyna von Neumanna?

Dziś trudno uwierzyć, ale komputery, bez których wiele nie można już sobie wyobrazić moje życie było tylko około 70 lat temu. Jednym z tych, którzy w decydujący sposób przyczynić się do ich powstania, był amerykański naukowiec Dzhon Fon Neyman. Zasugerował, że zasady, na których większość z komputera i działa do dnia dzisiejszego. Zastanów się, jak maszyna von Neumanna.


Krótka informacja biograficzna

Yanosh Neyman urodził się w 1930 roku w Budapeszcie, w bardzo zamożnej rodzinie żydowskiej, która była w stanie następnie otrzyma tytuł szlachecki. Od dzieciństwa był wyróżnia wybitne zdolności we wszystkich obszarach. W 23 Neumann obronił pracę doktorską w dziedzinie fizyki i chemii eksperymentalnej. W 1930 roku młody naukowiec został zaproszony do pracy w Stanach Zjednoczonych, na Uniwersytecie Princeton. Jednocześnie Neumann był jednym z pierwszych członków Institute for Advanced Study, gdzie pracował jako profesor aż do śmierci. Neumann zainteresowania naukowe były bardzo szerokie. W szczególności, jest to jeden z twórców mechaniki kwantowej i matapparata pojęcia automatów komórkowych.

Wkład do Informatyki

Zanim dowiemy się, co zasada nie spełnia architektury von Neumanna, to będzie interesujące dowiedzieć się, jak naukowiec wpadł na pomysł stworzenia nowoczesnego typ komputera.

Jako ekspert w dziedzinie matematyki i wybuchy fal uderzeniowych na początku 1940, von Neumann był konsultantem naukowym w jednym z laboratoriów Urzędu amunicji z armii Stanów Zjednoczonych. Jesienią 1943 roku przybył do Los Alamos, aby uczestniczyć w rozwoju projektu Manhettenskogo na osobiste zaproszenie jej lidera Roberta Oppengeymera. Grupa zadaniowa do obliczenia implozyjne kompresji ładunku bomby atomowej do masy krytycznej został wprowadzony przed nim. Aby rozwiązać to wymaga dużego computing, która początkowo przeprowadzone na ręcznych kalkulatorach, a później na tabulatorów mechanicznych IBM za pomocą kart perforowanych.

Von Neumann zapoznał się z informacjami na temat postępów w tworzeniu komputerów elektromechanicznych i elektronicznych w pełni. Wkrótce został przyciągnięty do rozwoju komputerów edvac i ENIAC, w wyniku prac zaczął pisać „Pierwszy projekt raportu o edvac» pozostał niedokończony, w którym przedstawione społeczności naukowej zupełnie nową ideę, jaka powinna być architektura komputera.

Zasady von Neumanna

informatyka w 1945 roku nastąpił zastój, jak wszystkie komputery są przechowywane w pamięci numer przetwarzane w 10 postaci, program do wykonywania operacji zostały określone przez ustawienie zworek w ciągu patch panel.

To znacznie ogranicza moc komputerów. Prawdziwym przełomem była zasada von Neumanna. W skrócie można je wyrazić w jednym zdaniu: przejście do binarnego systemu liczbowego oraz zasady zapisanego programu.

analiza

Rozważmy zasady, na których oparta jest klasyczną von Neumann konstrukcję maszyny, bardziej szczegółowo:

1. Przejdź do binarnego systemu przecinku

Zasada ta Neumann architektura pozwala na zastosowanie stosunkowo prostego urządzenia logicznego.

2. Zarządzanie oprogramowaniem elektronicznej maszyny obliczeniowej

Operacja komputer jest kontrolowana przez zestaw poleceń, które są wykonywane jedna po drugiej. Opracowanie pierwszej maszyny z programu zapisanego w pamięci, zapoczątkowało nowoczesnego programowania.

3. Dane i programy przechowywane są w pamięci komputera wraz

W tym przypadku oba dane i instrukcje programu mają ten sam sposób pisania w systemie binarnym, więc w pewnych sytuacjach ponad nimi jest możliwe, aby wykonać te same czynności, jak dane.

dochodzenie

Ponadto architektura maszyna Fonneymanovskoy posiada następujące cechy:

1. miejsc pamięci, które mają adresy ponumerowane

Poprzez zastosowanie tej zasady, stało się możliwe użycie zmiennych w programowaniu. W szczególności, w każdej chwili można odwołać się do konkretnego miejsca pamięci przez jego adres.

2. Możliwość warunkowego oddział w programie

Jak już wspomniano, polecenia programy muszą wykonać sekwencyjnie. Jednakże, pod warunkiem, że możliwość dokonania przejścia do dowolnej części kodu.

Jak działa maszyna von Neumanna

Ten model matematyczny obejmuje pamięci (pamięć) , jednostkę arytmetyczno-logiczną (ALU), kontroli i urządzeń wejściowych i wyjściowych. Wszystkie instrukcje programu są zapisywane w komórkach pamięci znajdującej się w sąsiedztwie, a dane o ich przetwarzanie – w dowolnych miejscach.

Każdy zespół powinien składać się z:

  • wskazując, jaka operacja nie powinna być wykonywana;
  • adres komórki pamięci, w której przechowywane są dane pierwotne, przy czym działanie to dotyczy;
  • Adresy komórek, w których napisać wynik.

Polecenia te specyficzne operacje na danych wejściowych ALU wykonywane a wyniki są zapisywane w komórkach pamięci, tj. E. Przechowywane w postaci nadającej się do dalszego obrabiarki lub przesyłane do urządzenia wyjściowego (monitora, drukarki, etc.) i udostępnione dla człowieka.

CU kontroluje wszystkie części komputera. Z nim do innego urządzenia odbiera sygnały komend „co robić”, jako że otrzymuje informacje o tym, co są w stanie z innymi urządzeniami.

W urządzeniu sterującym ma specjalny rejestr zwany „Licznik programu” SC. Po pobraniu danych i programów w pamięci IC zapamiętuje adres jego 1st zespołu. CU odczytuje zawartość komórki pamięci komputera, którego adres znajduje się w Wielkiej Brytanii, i umieszcza go w „Command zarejestrować”. Jednostka sterująca określa operację odpowiadającą konkretnej komendy, a „notatki” dane na adresy wskazane w nim w pamięci komputera. Następnie ALU lub sprzętu komputerowego przystąpić do pracy, po czym zawartość SC zmienia się na jednym, m. E. Wskazując do następnego polecenia.

krytyka

Wady i Contemporary Perspectives Architektura von Neumanna jest nadal przedmiotem dyskusji. Fakt, że maszyny tworzone na zasadach przedstawionych przez tego wybitnego uczonego, nie idealny, zauważono już dawno temu.

Dlatego też badanie biletów w informatyce można często znaleźć na pytanie: „Jaka jest zasada nie odpowiada architekturze von Neumanna i jakie wady ma.”

Jeśli odpowiedź na ostatnie koniecznie należy podać:

  • obecność semantycznej różnicy pomiędzy programowaniem w języku wysokiego poziomu i systemu dowodzenia;
  • na problem pogodzenia OP i procesorów pasma;
  • na powstającym kryzysu oprogramowania spowodowane faktem, że jego koszty stworzenie są znacznie niższe niż koszty rozwoju sprzętu, i nie można zakończyć program testowy;
  • brak perspektyw w zakresie wydajności, ponieważ osiągnął już swój limit teoretyczny.

Co do zasady, co nie odpowiada architekturze von Neumanna, mówimy o organizacji dużej liczby równoległych strumieni danych i poleceń związanych z architekturą wieloprocesorowych.

wniosek

Teraz wiesz, co zasada nie odpowiada architekturze von Neumanna. Jest oczywiste, że nauka i technologia nie stoi w miejscu, a być może wkrótce w każdym domu będzie całkowicie nowy typ komputerów, przez które ludzkość osiągnie nowy poziom rozwoju. Nawiasem mówiąc, przygotować się do egzaminu z oprogramowaniem symulatora pomóc „Architektura von Neumanna”. Takie cyfrowe zasoby edukacyjne ułatwiają przyswajanie materiału i okazją do oceny ich wiedzy.