מה עיקרון אינו תואם את ארכיטקטורת פון נוימן? איך פועלת המכונה של פון נוימן?

היום קשה להאמין, אבל מחשבים, שבלעדיו רבים כבר לא יכול לדמיין את החיים שלי, היו רק לפני כ 70 שנים. אחד מי תרם תרומה מכרעת להקמת שלהם, היה מדען אמריקאי Dzhon Fon Neyman. הוא הציע כי העקרונות שעליהם רוב המחשב ועובד עד עצם היום הזה. חשבו כיצד מכונת פון נוימן.

מידע ביוגרפי קצר

יאנוש Neyman נולד ב 1930 בבודפשט, למשפחה יהודית אמידה מאוד כי היה מסוגל מכן לקבל תואר אצולה. מילדות הוא הצטיין היכולות מצטיינים בכל התחומים. בשעה 23, נוימן ונאלץ להגן עבודת הדוקטורט שלו בתחום הפיזיקה והכימיה ניסיוני. בשנת 1930, המדען הצעיר הוזמן לעבוד בארצות הברית, אוניברסיטת פרינסטון. במקביל נוימן היה אחד החברים הראשונים של המכון ללימודים מתקדמים, שם עבד כפרופסור עד מותו. נוימן אינטרסים מדעיים היו מאוד רחבים. בפרט, הוא אחד המייסדים של מכניקת הקוונטים ואת המושג matapparata של אוטומטים הסלולר.

תרומה למדעי המחשב

לפני שנברר מה עיקרון אינו עומד ארכיטקטורת פון נוימן, זה יהיה מעניין ללמוד על איך המדען הגיע לרעיון של יצירת סוג המחשב מודרני.

להיות מומחה בתחום פיצוצים מתמטיקה גל הלם בתחילת 1940s, פון נוימן היה יועץ מדעי באחת המעבדות של משרד תחמושת של צבא ארצות הברית. בסתיו של 1943, הוא הגיע בלוס אלמוס להשתתף בפיתוח הפרויקט Manhettenskogo בהזמנתו האישית של המנהיג שלה רוברטה Oppengeymera. כוח המשימה לחשב את הדחיסה של קריסה של תשלום פצצת אטום עד למסה קריטית כבר לשים לפניו. כדי לפתור אותה נדרש מחשוב גדול, אשר בתחילה בוצע על מחשבוני כף היד, ובהמשך Tabulators המכאני של יבמ, באמצעות כרטיסי ניקוב.

פון נוימן התוודע המידע על התקדמות הקמתה של מחשבים אלקטרוניים אלקטרו-מכאני לחלוטין. בקרוב, הוא נמשך הפיתוח של מחשבי EDVAC ו ENIAC, וכתוצאה מכך את העבודה הוא החל לכתוב "הטיוטה הראשונה של הדו"ח על EDVAC», נותר לא גמור, שבו הציג בפני הקהילה המדעית רעיון חדש לגמרי, מה צריך להיות ארכיטקטורת המחשב.

העקרונות של פון נוימן

מדעי מחשב ב 1945 הגיעו לנקודת קיפאון, כמו כל המחשבים מאוחסנים בזיכרון שלה את מספר מעובד בצורת 10th, תכנית לפעולות ביצוע נקבעו על ידי קביעה בתוך מגשרים בלוח תיקון.

זה מאוד מוגבל בכוחו של מחשבים. פריצת הדרך האמיתית היתה עקרון פון נוימן. בקצרה הם יכולים לבוא לידי ביטוי במשפט אחד: המעבר למערכת מספר בינארי ואת העיקרון של תוכנית מאוחסנת.

ניתוח של

קח למשל את העקרונות שעליהם מבוסס על המבנה הכונה הקלסי פון נוימן, ביתר פירוט:

1. עבור אל המערכת בינארית של עשרוני

אדריכלות העיקרון הזה נוימן מאפשרת שימוש במכשיר היגיון פשוט יחסית.

2. תוכנת ניהול של מכונת חישוב אלקטרונית

מבצע מחשב נשלט על ידי קבוצה של פקודות מתבצעות אחת אחרי השנייה. פיתוח של המכונה הראשונה עם תוכנית המאוחסנים בזיכרון, סימנה את תחילת התכנות המודרני.

3. נתונים ותוכניות נשמרים בזיכרון המחשב ביחד

במקרה זה, הוא נתונים והוראות תכנית יש את אותה צורת כתיבה במערכת בינארית, כך במצבים מסוימים עליהם ניתן לבצע את אותן פעולות כמו הנתונים.

חקירה

בנוסף, המכונה אדריכלות Fonneymanovskoy יש את התכונות הבאות:

1. מקומות זיכרון יש כתובות אשר ממוספרים ברצף

באמצעות השימוש בעיקרון זה, ניתן היה להשתמש במשתנים בתכנות. בפרט, בכל עת, אתה יכול להתייחס למיקום זיכרון מסוים לפי הכתובת שלה.

2. האפשרות של סניף מותנה בתכנית

כפי שכבר הוזכר, תוכניות הפקודות חייבות לבצע ברצף. עם זאת, הוא נתן הזדמנות לבצע את המעבר לכל חלק של הקוד.

כיצד מכונת פון נוימן

מודל מתמטי זה מורכב אחסון (זיכרון) , יחידה לוגיקה אריתמטיים (ALU), שליטה, קלט התקן פלט. כל ההוראות בתוכנית כתובים התאים בזיכרון הממוקם בשכונה, ואת הנתונים ועיבודם - במקומות שרירותיים.

כל צוות צריך להיות מורכב של:

• יש לבצע מציין אשר מבצע;
• כתובות תא זיכרון שבו מאוחסנים הנתונים המקוריים, אמר המבצע מודאג;
• כתובות תא שבו כדי לכתוב את התוצאה.

פקודות אלו פעולות ספציפיות על נתוני קלט ALU להורג והתוצאות כתובות תאי הזיכרון, כלומר. א מאוחסן בצורה מתאימה מכונת עיבוד שלאחר מכן, או מועבר למכשיר הפלט (הצג, המדפסת וכו ') לרשות אדם.

CU שולט בכל חלקי המחשב. ממנו למכשיר האחר מקבל אותות-פקודות "מה לעשות", כפי שהוא מקבל מידע על מה שהם נמצאים במצב של מכשירים אחרים.

ממכשיר השלט יש מרשם מיוחד שנקרא SC "תכנית הנגדית". לאחר הורדת נתונים ותוכניות בזיכרון IC מאחסן את הכתובת של צוות 1 שלה. CU מקריא את תוכן התא המחשב בזיכרון שכתובתו בבריטניה, ובמקומות אותו "הפקודה לרשום". יחידת הבקרה קובעת את הפעולה המתאימה פקודה ספציפית, ואת "הערות" נתונים בכתובות המפורטות אותו בזיכרון של המחשב. בשלב הבא, ALU או חומרה במחשב להמשיך במבצע, שלאחריו תוכן SC משתנה אחד, מ. א הצבעה לפקודה הבאה.

ביקורת

חסרונות העכשוויים פרספקטיוות פון נוימן אדריכלות ממשיכים להיות נושא לוויכוח. העובדה מכונית נוצר על העקרונות שהציגו תלמיד מצטיין זה, לא מושלם, זה היה שם לב מזמן.

לכן, בחינת כרטיסים במדעי מחשב יכולה לעתים קרובות למצוא את השאלה "מהו העיקרון אינו תואם את ארכיטקטורת פון נוימן ומה חסרונות יש לו."

אם התשובה לאחרונה בהכרח צריכה לציין:

• בנוכחות הפער הסמנטי בין שפת תכנות ומערכת פיקוד ברמה הגבוהה;
• על הבעיה ליישב OP ורוחב פס מעבד;
• על משבר תוכנה המתעורר, נגרם בשל העובדה כי עלויות הקמתה נמוכות בהרבה מהעלות של פיתוח החומרה, ואתה לא יכול להשלים את תכנית הבדיקה;
• חוסר הסיכויים במונחים של ביצועים, כפי שכבר הגיע לגבול התיאורטי שלה.

באשר מה עיקרון אינו תואם את ארכיטקטורת פון נוימן, אנחנו מדברים על הארגון של מספר רב של זרמי נתונים מקבילים ואת הפקודות טמונות באדריכלות מרובה.

מסקנה

עכשיו אתה יודע מה עיקרון אינו תואם את ארכיטקטורת פון נוימן. ברור כי המדע והטכנולוגיה הוא לא עומדים עדיין, ואולי בקרוב בכל בית יהיה סוג חדש לחלוטין של מחשבים שבאמצעותם האנושות תגיע לרמה חדשה של פיתוח. אגב, להתכונן תוכנה סימולטור הבחינה כדי לעזור "פון נוימן אדריכלות". משאבים חינוכיים דיגיטליים כגון לסייע בהטמעת החומר ולספק הזדמנות להעריך את הידע שלהם.