چه اصل به معماری فون نویمان مربوط نیست؟ چگونگی عملکرد دستگاه از فون نویمان؟

امروز آن سخت است باور دارند، اما کامپیوتر، که بدون آن بسیاری دیگر می توانید در آنجا بودند، تنها برخی از 70 سال پیش تصور زندگی من است. یکی از کسانی که سهم تعیین به استقرار آنها ساخته شده است، یک دانشمند آمریکایی Dzhon فون نیمن بود. او پیشنهاد کرد که اصول که در اکثر کامپیوتر و به این روز کار می کند. نظر بگیرید که چگونه دستگاه فون نویمان.

اطلاعات مربوط به زندگینامه مختصر

Yanosh نیمن در سال 1930 در بوداپست متولد شد، در یک خانواده بسیار ثروتمند یهودی که قادر به پس از آن یک عنوان اشرافی را دریافت. از دوران کودکی او با توانایی های برجسته در تمام زمینه مشخص شد. در 23، نویمان پایان نامه دکترای خود را در زمینه فیزیک تجربی و شیمی دفاع کرده است. در سال 1930، دانشمند جوان به کار در ایالات متحده، دانشگاه پرینستون دعوت شد. در همان زمان نویمان یکی از اولین اعضای موسسه مطالعات پیشرفته، جایی که او به عنوان یک استاد تا زمان مرگ او کار می کرد. منافع Nauchnye نویمان بسیار گسترده بود. به طور خاص، آن را یکی از بنیانگذاران مکانیک کوانتومی و مفهوم matapparata خودکار از تلفن همراه است.

کمک به علم کامپیوتر

قبل از اینکه ما پیدا کردن آنچه که اصل را برآورده نمی معماری فون نویمان، جالب در مورد چگونگی دانشمند به ایده ایجاد یک نوع کامپیوتر مدرن آمد یاد بگیرند.

بودن یک متخصص در زمینه انفجار ریاضیات و امواج شوک در اوایل 1940s، فون نویمان مشاور علمی در یکی از آزمایشگاه های دفتر مهمات از ارتش ایالات متحده بود. در پاییز سال 1943، او در لوس آلاموس وارد به شرکت در توسعه پروژه Manhettenskogo به دعوت شخصی رهبر آن روبرتا Oppengeymera. نیروی کار برای محاسبه فشرده سازی implosive از اتهام بمب اتمی تا یک توده مهم است در مقابل او قرار داده است. برای حل آن نیاز محاسبات بزرگ، که در ابتدا در ماشینحسابهای دستی در tabulators مکانیکی آی بی ام انجام شده، و بعد، با استفاده از کارت های پانچ.

فون نویمان با اطلاعات در پیشرفت ایجاد الکترو مکانیکی و به طور کامل الکترونیکی کامپیوتر آشنا شد. به زودی، او به توسعه EDVAC و انیاک رایانه جلب شد، و در نتیجه کار او شروع به نوشتن "اولین پیش نویس از گزارش در مورد EDVAC»، ناتمام باقی مانده است، که در آن او به جامعه علمی ارائه یک ایده کاملا جدید، چه باید معماری کامپیوتر می باشد.

اصول فون نویمان

رایانه به عنوان یک علم شده توسط 1945 در بن بست، از تمام رایانه ها را در حافظه خود ذخیره می شود تعداد پردازش در قالب 10، یک برنامه برای انجام عملیات انجام با تنظیم در یک ژاکت کش باف پشمی پچ پنل راه اندازی شد.

این تا حد زیادی از قدرت رایانه محدود است. دستیابی به موفقیت واقعی اصل فون نویمان بود. انتقال به سیستم عدد دودویی و اصل یک برنامه ذخیره شده: به طور خلاصه می توان آنها را در یک جمله بیان شده است.

تجزیه و تحلیل

اصول در که است که فون نویمان ساختار دستگاه کلاسیک، با جزئیات بیشتر بر اساس در نظر بگیرید:

1. برو به سیستم دوتایی از اعشار

این معماری نویمان اصل اجازه می دهد تا استفاده از دستگاه منطق نسبتا ساده است.

2. مدیریت نرم افزار از دستگاه کامپیوتر های الکترونیکی

عملیات کامپیوتر توسط مجموعه ای از دستورات است که اجرا می شوند یکی پس از دیگری کنترل می شود. توسعه ماشین اول با یک برنامه ذخیره شده در حافظه، علامت شروع برنامه نویسی مدرن.

3. داده ها و برنامه ها در حافظه کامپیوتر ذخیره شده با هم

در این مورد، هر دو داده و دستورات برنامه را به همان راه نوشتن در سیستم دوتایی، به طوری که در شرایط خاصی بر آنها ممکن است به انجام اقدامات مشابه به عنوان داده.

تحقیق

علاوه بر این، معماری دستگاه Fonneymanovskoy دارای ویژگی های زیر:

1. محل حافظه با آدرس که شمارهگذاری

از طریق استفاده از این اصل، آن را ممکن شد به استفاده از متغیرها در برنامه نویسی. به طور خاص، در هر زمان، شما می توانید به یک محل حافظه به ویژه از طریق آدرس آن مراجعه کنید.

2. امکان یک انشعاب شرطی در برنامه

همانطور که قبلا ذکر شد، دستورات برنامه ها باید به ترتیب اجرا کند. با این حال، این فرصت را به انتقال به هر بخشی از کد ارائه شده است.

چگونه ماشین فون نویمان

این مدل ریاضی شامل ذخیره سازی (حافظه) ، یک واحد محاسبه و منطق (ALU)، کنترل و ورودی و خروجی دستگاه. همه دستورالعمل های برنامه ها در سلول های حافظه واقع در محله، و داده ها برای پردازش آنها نوشته شده است - در محل های دلخواه.

هر تیم باید شامل:

• نشان می دهد که عملیات باید انجام شود.
• آدرس سلول حافظه است که در آن می داده های اصلی ذخیره می شود، گفت که عملیات مورد نظر؛
• آدرس سلول که در آن به ارسال به نتیجه.

این دستورات انجام عملیات خاص بر روی داده های ورودی ALU اجرا شده و نتایج آن در سلول های حافظه نوشته شده است، به عنوان مثال. E. در یک فرم مناسب برای ماشین پردازش های بعدی ذخیره شده، و یا انتقال به دستگاه خروجی (مانیتور، پرینتر، و غیره) و به انسان ساخته شده است.

CU کنترل تمام قطعات از کامپیوتر است. از او به دستگاه دیگر دریافت سیگنال-دستورات "چه باید بکنید"، به عنوان آن اطلاعات در مورد آنچه که در آنچه که دولت از دستگاه های دیگر هستند دریافت می کند.

در دستگاه کنترل است ثبت نام ویژه به نام "شمارنده برنامه" SC. پس از دانلود داده ها و برنامه ها در حافظه IC آدرس از تیم 1 آن ذخیره می کند. CU بار خوانده شده از محتویات سلول حافظه کامپیوتر که آدرس در انگلستان، و آن را در "فرمان ثبت نام". واحد کنترل تعیین عملیات مربوط به یک دستور خاص، و "یادداشت ها" داده ها در آدرس در حافظه کامپیوتر را در آن مشخص شده. در مرحله بعد، ALU یا سخت افزار کامپیوتر اقدام به عمل، و پس از آن محتویات SC به یک تغییر می کند، متر E. وی با اشاره به دستور بعدی.

انتقاد

معایب و معماری معاصر دیدگاه فون نویمان همچنان به صورت یک بحث هستند. واقعیت این است که دستگاه های ایجاد شده بر اساس اصول مطرح شده توسط این محقق برجسته، کامل نیست، آن مدت ها قبل متوجه شده بود.

بنابراین، سؤال از بلیط در علوم کامپیوتر اغلب می توانید درخواست پیدا کردن "است اصل به معماری فون نویمان و چه کاستی آن است، مطابقت ندارد."

اگر پاسخ به دومی لزوما باید مشخص کنید:

• حضور شکاف معنایی بین زبان برنامه نویسی سطح بالا و سیستم فرمان؛
• بر روی این مشکل آشتی OP و پهنای باند پردازنده؛
• در بحران نرم افزار در حال ظهور، ناشی از این واقعیت است که هزینه های ایجاد آن بسیار پایین تر از هزینه های توسعه سخت افزار، و شما می توانید برنامه آزمون کامل نیست؛
• فقدان چشم انداز از نظر عملکرد، در حال حاضر حد نظری خود رسیده است.

به آنچه به عنوان اصل به معماری فون نویمان مربوط نیست، ما در حال صحبت کردن در مورد سازمان از تعداد زیادی از داده های جریان موازی و دستورات ذاتی در معماری چند.

نتیجه

حالا شما می دانید چه اصل به معماری فون نویمان مطابقت ندارد. واضح است که علم و فن آوری است که در هر خانه ایستاده است هنوز، و شاید به زودی خواهد شد یک نوع کاملا جدید از کامپیوتر که از طریق آن بشریت به یک سطح جدید از توسعه برسد. به هر حال، آماده شدن برای نرم افزار شبیه ساز امتحان برای کمک به "معماری فون نویمان". چنین منابع آموزشی دیجیتال جذب مواد تسهیل و یک فرصت برای ارزیابی دانش خود را فراهم می کند.