Вон Неуманн архитектура: Историја настанка термина

Архитектура на фон Нојман, такође познат као фон Неуманн модел, или Принцетон архитектуре, на основу поступка који је описан у 1945, математичар и физичар Џон фон Нојман у извештају "Први нацрт" компјутерског ЕДВАЦ.

Склоп архитектура

У извештају описао вон Неуманн архитектуре дијаграм електронског дигиталног рачунара са делова који се састоји од процесора, који садржи:

• аритметичко-логичка јединица;
• регистри процесора;
• контролна јединица садржи упутства регистар и програмски бројач;
• меморију за складиштење података;
• спољни меморијски уређај;
• улазни и излазни механизам.

Значење развоја састојао у томе да било која информација чувају на информације о рачунару може да се користи програм, у којем рад, изабрани подаци се не може играти у исто време, јер имају заједничку аутобус. Помиње се у "првом нацрту", који описује научник мисли о томе шта би требало да буде архитектура. Вон Неуманн се зове ова ситуација "уско грло", које често ограничава перформансе система.

Принципи вон Неуманн архитектуре

Дигитални компјутер - компјутер, чување програм који садржи инструкције програма, читање података, писање, а укључује и Рандом Аццесс Мемори (РАМ). Принципи архитектуре Џон фон Нојман је наведено у његовом раду "Први пројекат." Према његовим речима, рачунари који се налазе у меморији програма били побољшање у односу на контролу рачунара, као што је ЕНИАЦ. Потоњи је програмиран подешавањем прекидача, и убацивање фластера, што доводи до усмеравање података и контролне сигнале између различитих функционалних блокова. У великој већини меморије се користе и савремених рачунара на овај начин. Тако архитектура рачунара фон Нојман је другачији, на пример, са Харварда, тако да се не користи главни и кеш меморију.

praistorija

Први рачунари су добили фиксни програм. Неки врло просте компјутере и даље користе овај дизајн или за једноставност и обуку сврхе. На пример, десктоп калкулатор је и рачунар са фиксном програмом. То може радити са основама математике, али се не може користити као за обраду текста , или играчке конзоле. Промена фиксни програм машина захтева Ревиринг, реструктурирање или реорганизацију апарата. Најранији рачунари нису толико уска, као што су развијени по први пут и за научне сврхе. Репрограмирање појавио много касније и то је био тежак процес, јер су блок дијаграме и новчаница и завршавају главних пројеката. Посебно тешко је процес модернизације физичких канала машина за опоравак. То може да потраје инсталацију три недеље на ЕНИАЦ и покушава да успе.

Нова идеја

Са рачунаром, складиштење програм у меморији, све се променило. Чувају у меморији, они су дизајн са сетом инструкција. То значи да је машина одмах добити скуп инструкција за обављање калкулације.

Дизајн ових програма односи се код само-модификацију. Један од првих постројења за таквог објекта је потреба за алгоритма за повећање или на други начин мењају адресу део команди. Он је постављен ручно у раним дизајна. То је постало мање важно када индек регистри и индиректно адресирање постали заједничке карактеристике опседнут компјутерском архитектуре Џон фон Нојман машинама. Други усес - да убаците често користе податке у струји команди са тренутним решењима. Али само-модификацију код у великој мери је критикован јер је обично тешко разумети и исправљање. Поред тога, он је такође показао да је неефикасан у погледу шема модерних процесора репродуктивних и оставу.

Све у свему, способност за лечење инструкције и податке - то је оно што чини компајлера, у монтажи, утоваривачи и друге инструменте са могућим предметима аутоматизованог програма. Да тако кажем, да пишу програме који пишу програме. У мањем обиму, понављају интензивни улазне и излазне операције, као што је БитБлт-слике манипулација примитивним или пиксела и чворова схадер у модерним 3Д графику, надјено је да су неефикасни да се креће без корисничке опреме.

Развој концепта чувају у меморији програма

Математичар Алан Туринг је, ко је имао интерес за овај проблем математичке логике након предавања Мак Невман је на Универзитету Кембриџ, написао чланак у 1936., објављено је у издању лондонског математичко друштво. У њој, он је описао хипотетички машину, коју је назвао "универзални рачунарство машина", а који је сада познат као универзалног Туринговом машином. Имала је бесконачно складиштење (у савременој терминологији - меморије), који је садржао обе инструкције и податке, који је настао и архитектуру. Вон Неуманн упознао са Туринг у време када је био гостујући професор на Кембриџу у 1935, а у току брани докторску дисертацију на Туринг Институту за напредне студије у Принстону (Нев Јерсеи) у 1936-1937.

Независно Ђи Преспер Ецкерт и Џон Моцхли, који је развио ЕНИАЦ на Електротехничком факултету Универзитета у Пенсилванији, писао је о концепту машине, која складишти програм у меморији у децембру 1943. године. Када планирате нову машину, на ЕДВАЦ, Екерт написао је у јануару 1944. године да ће чувати податке и програме у новој уређаја адресабилне меморију користећи одлагање металик живом. То је био први пут да је изградња праксе машини која чува програм у меморији су предложени. Истовремено, он је и Мауцхли нису били упознати са радом Туринг (на слици доле).

Архитектура рачунара: Фон Нојман принцип

Фон Нојман је учествовао у "Пројекту Менхетн" на Натионал Лаборатори у Лос Аламос, који је захтевао велику количину рачунања. То га је привукао пројекат у лето 1944. године ЕНИАЦ. Тамо се придружио дискусије о развоју ЕДВАЦ рачунара. У оквиру ове групе, написао је рад под називом "Први нацрт извештаја о ЕДВАЦ», на основу рада Ецкерт и Мауцхли. То је била незавршена када његов колега Голдстеин, дистрибуира пројекат са фон Нојман (успут, Ецкерт и Мауцхли су запањени ову вест). Овај документ је прочитао више десетина колега фон Нојман у Америци и Европи и имала велики утицај на следећој фази развоја рачунара.

Основни принципи вон Неуманн архитектуре, као што је наведено у "првом нацрту," стекао широку популарност, док Туринг је покривен свој извештај о електронског калкулатора, који је детаљно описано у инжењерингу и програмирања. Констатовано је и презентација аутора аутомобила, који се звао Аутоматски рачунарство (АЦЕ). Он је представио Извршног одбора британског Националног физичке лабораторије у 1946. Након неког времена су произведени чак и успешна примена различитих АЦЕ дизајна.

Старт пројеката

И пројекат вон Неуманн и Туринг документима описује компјутер складиштење у меморији посебан програм, али је чланак фон Нојман постићи већу циркулацију у друштву, и архитектура рачунара је постао познат као Џон фон Нојман архитектуре.

Године 1945, професор Нојман, који је тада радио у електротехнички факултет у Филаделфији, где је први пут је саграђен ЕНИАЦ је, издат у име својих колега извештавају о логичком дизајну дигиталних рачунара. У извештају се даје прилично детаљан предлог за изградњу машина, која је у међувремену постала позната као ЕДВАЦ. Она је тек недавно основан у Америци, али извештај је инспирисао стварање фон Неуманн ЕДСАЦ.

Маниацс и Јониацс

Године 1947., Буркс, Голдстеин и фон Нојман објавио још један извештај који обухвата изградњу још једне врсте аутомобила (овај пут паралелно), која је требало да буде изузетно брз, способан, можда, да носи до 20.000 операција у секунди. Они су истакли да је нерешен проблем у изградњи тога био је развој одговарајућег меморије, сви садржаји које морају бити одмах доступан. Прво, они су предложили да користе посебну Вацуум Тубе, назива Селецтрон, који је увео у Принстон лабораторији. Такве цеви су скупи, и да их веома тешко, нарочито ако користите ову архитектуру. Вон Неуманн потом је одлучио да изгради ауто на основу сећања Вилијамса је. Ова машина, која је завршена у јуну 1952. године у Принстону, постала је позната Маниац (или само манијаке). Његов дизајн је инспирисан од стране креатора на изградњи пет-шест или више сличних уређаја, који се сада гради у Америци и зове стрип Јохниацс.

принципи стварање

Један од најмодернијих дигиталних рачунара, који обједињује развој и напредак у техници аутоматске електронске рачунања је показао у Натионал Пхисицал Лаборатори у Теддингтон, где је пројектован и изграђен од стране мале групе математичара, инжењера и инжењера истраживања, уз помоћ великог броја инжењера производње из енглеског Елецтриц company Лтд Опрема је још увек у лабораторији, али само као прототип много већег погона, који је познат као Аутоматиц Цомпутинг Енгине. Али, упркос релативно малом тежином и садржајем од само 800 тхермиониц вентила, то је изузетно брз и свестран машина за бројање.

Основни концепти и апстрактне принципе обрачун помоћу машине су формулисани др Туринг на основу истог Лондону математичко друштво у 1936, али раде на таквим машинама у Великој Британији је одложен због рата. 1945. године, испитивање проблема стварања такве уређаје настављена Националне физичке лабораторије др Вормсли, надзорника Одељења за математику лабораторије. Он се придружио Туринг и његов мали тим стручњака, и до 1947 прелиминарног планирања је довољно напредна да оправда формирање посебне групе.

Први рачунари на вон Неуманн архитектуре

Први пројекат описује шему која се користила од стране многих универзитета и корпорацијама да изграде своје рачунаре. Међу њима, само Иллиац ОРДВАЦ и имају компатибилне инструкција сетова.

Класична архитектура фон Нојман је оличен у Манчестер малом експерименталном машине (ССЕМ), звани бебе на Универзитету у Манчестеру, чиме је свој први успешан почетак рада уређаја који држи програма меморије, 21. јун 1948.

ЕДСАЦ Университи оф Цамбридге, први практичан електронски рачунар ове врсте, је у мају 1949. године успешно лансирао први пут.

Развој створеним модела

ИБМ-ССЕЦ су имали прилику да размотре упутства као подацима и јавно показала Јануари 27, 1948. Ова могућност је потврђено у САД Пат. Међутим, то је делимично електромеханички машина, а не потпуно електронски. У пракси, упутства су прочитана од папирне траке због ограничене меморије.

Беба је била прва потпуно електронски рачунар за покретање меморисане програме. То факторинг Програм кандидовао за 52 минута, 21 Април 1948, након почетка и једноставна рачуница дељењем обрачун која показује да су два броја су узајамно прости.

ЕНИАЦ је модификован да ради као примитивни компјутер за читање, али на истој архитектури, и показано је од 16. септембра 1948. године, а лансирање Адел Голдстеин програма организована уз помоћ вон Неуманн.

Бинач провео неколико тест програма у фебруару, марту и априлу 1949. године, иако није завршен до септембра 1949. године. Поред тога, тест стазе су извршена (неке успешне) других електронских рачунара, што је карактеристично за архитектуру. Вон Неуманн, успут, и наставио да ради на пројекту "Менхетн". То је тако свестран човек.

Еволуција аутобус архитектуре система

Кроз деценије, већ у 60. и 70., рачунари генерално су постали мањи и бржи, што је довело до еволуције да је прошао кроз компјутерску архитектуру од Неуманн. На пример, екран улазног и излазног меморије омогућава одговарајући уређаји, подаци и упутства о томе како да се интегришу у систем који ће бити обрађен, остају у меморији. Аутобус систем може да се користи за пружање модуларни систем са мањим. Ово се понекад назива "рационализација" архитектуре. У наредним деценијама, понекад једноставни микроконтролера не користе неке функције типичног модела како би се смањили трошкови и величину. Али велике рачунара прати успостављен архитектуру, као што су додали могућности за побољшање перформанси.