Von Neumann arhitektura: povijest nastanka termina

Arhitektura von Neumann, također poznat kao model von Neumann, ili Princeton arhitektura, na osnovu metode opisane u 1945. godine, matematičar i fizičar John von Neumann u izvještaju "Prvi nacrt" računara EDVAC.

Krug arhitektura

U izvještaju je opisao von Neumann arhitektura dijagram elektronski digitalni kompjuter s dijelovima koji se sastoji od obrada jedinica, sastoji se od:

• aritmetičku logičku jedinicu;
• registara procesora;
• kontrolna jedinica koji se sastoji od instrukcijski registar i programski brojač;
• memorije za pohranu podataka;
• eksterni uređaj za pohranu;
• ulaz i izlaz mehanizama.

Značenje razvoja sastojao u tome da bilo koja informacija pohranjene na informacije računara može se koristi program, u kojem rad, izabrani podaci ne mogu se reproducirati u isto vrijeme, jer oni dijele zajedničku autobus. Ona se spominje u "prvi nacrt", koji opisuje naučnik misli o tome što bi trebalo da bude arhitekture. Von Neumann se zove ova situacija "usko grlo", koji se često ograničava performanse sistema.

Principi von Neumann arhitekture

Digitalni kompjuter - kompjuter, čuvanje program koji se sastoji od programskih instrukcija, čitanje podataka, pisanje, a uključuje i radne memorije (RAM). Principi arhitekture John von Neumann je navedeno u svom radu "Prvi projekat." Prema njegovim riječima, kompjuteri pohranjene u programskoj memoriji su poboljšanje u odnosu na kontrolu računala, kao što je ENIAC. Potonji je bio programiran postavljanjem prekidača, i ubacivanje flastera, što je rezultiralo u usmjeravanje podataka i upravljačkih signala između različitih funkcionalnih blokova. U većini memorije se koriste i modernih kompjutera na ovaj način. Tako kompjuter arhitektura von Neumann je drugačije, na primjer, sa Harvarda, tako da se ne koristi glavni i cache memorije.

prapovijest

Prvi kompjuteri su dobili fiksni program. Neki vrlo jednostavna računala još uvijek koriste ovaj dizajn ili zbog jednostavnosti ili obuku svrhe. Na primjer, kalkulator desktop je i kompjuter sa fiksnim programom. To može raditi sa osnovama matematike, ali to se ne može koristiti kao riječ procesor , ili igre konzole. Mijenjanje fiksnih programa stroj zahtijeva prespajanja, restrukturiranja ili reorganizacije aparata. Najraniji kompjuteri nisu bili tako uski, kao što su razvijeni po prvi put i naučne svrhe. Reprogramiranje pojavio mnogo kasnije i to je bio naporan proces, jer je blok dijagrame i novčanice i završava glavnih projekata. Posebno teško je proces modernizacije fizičkog kanala oporavak mašina. Može proći i instalacija tri sedmice na ENIAC i pokušava da to radi.

Nova ideja

S računalom, čuvanje program u memoriji, sve se promijenilo. Pohranjene u memoriji, oni su dizajn sa setom instrukcija. To znači da uređaj može odmah dobiti set instrukcija za obavljanje proračuna.

Dizajn takvih programa odnosi se na kod vlastito mijenjanje. Jedan od prvih biljaka za takav objekt je potreba za algoritam za povećanje ili na drugi način promijeniti adresu deo komandi. Bio je ručno postavljen u ranim dizajna. To je postalo manje važno kada indeks registara i indirektno adresiranje postale zajedničke karakteristike koje posjeduje računar arhitekture John von Neumann mašine. Druge svrhe - za umetanje često korištenih podataka u potoku komandi sa trenutnim rješenjima. Ali samo mijenjanje koda u velikoj mjeri je kritikovan jer je obično teško shvatiti i debug. Osim toga, on je također pokazao se neefikasnim u smislu reprodukcije i caching sheme modernih procesora.

Sve u svemu, sposobnost da se tretiraju instrukcije i podatke - to je ono što čini monteri, kompajlera, montera, utovarivači i drugih instrumenata sa mogućim objektima automatskog programiranja. Da se tako izrazim, da pišu programe koji pišu programe. U manjem obimu, ponavljaju intenzivne ulazne i izlazne operacije, kao što su manipulacije BitBlt slike primitivni ili pixel shadera i Vertex u modernim 3D-grafike, pronađeni su nedjelotvornim za pokretanje bez korisničke opreme.

Razvoj koncepta pohranjene u programskoj memoriji

Matematičar Alan Turing, koji su imali interes za problem matematičke logike nakon predavanja Max Newman-a na Cambridge University, napisao je članak u 1936. godine, objavljeno je u izdanju London Mathematical Society. U njoj je opisao hipotetičkom mašina, koju je nazvao "univerzalnog computing mašinu", a koji je danas poznat kao univerzalni Turingov stroj. Imala je beskonačno skladištenje (u modernoj terminologiji - memorija), koji je sadržavao i instrukcije i podaci, koji je nastao i arhitekture. Von Neumann je upoznao Turing u vrijeme kada je bio gostujući profesor na Cambridge u 1935. i tokom brani doktorsku disertaciju na Turing Instituta za napredne studije u Princeton (New Jersey) u 1936-1937.

Nezavisno Ji Presper Eckert i Dzhon Mochli, koji je razvio ENIAC Elektrotehnički fakultet na University of Pennsylvania, napisao je o konceptu mašine, koja čuva program u memoriji u Decembar 1943. Kada se planira novu mašinu, EDVAC, Eckert napisao januara 1944. da će čuvati podatke i programe u novom uređaju adresabilni memoriju pomoću metalne žive kašnjenja. To je bio prvi put da su predložene izgradnju prakse mašinu koja čuva program u memoriji. U isto vrijeme, on i Mauchly nisu bili upoznati sa radom Turing (na slici dolje).

Arhitektura računara: Von Neumann princip

Von Neumann je bio uključen u "Manhattan Project" u Nacionalnoj laboratoriji u Los Alamos, što je zahtijevalo veliku količinu računanja. To ga je privukao projekt u ljeto 1944. godine, ENIAC. Tamo se pridružio raspravama o razvoju EDVAC računar. U okviru ove grupe, napisao je rad pod nazivom "Prvi nacrt izvještaja o EDVAC», na osnovu rada Eckert i Mauchly. Bilo je nedovršena kada njegov kolega Goldstein distribuirati projekt s von Neumann (usput, Eckert i Mauchly su bili zapanjeni ovu vest). Ovaj dokument je pročitao desetke kolega von Neumann u Americi i Evropi i imao je veliki uticaj na narednoj fazi razvoja kompjutera.

Osnovni principi von Neumann arhitekture, kao što je navedeno u "prvi nacrt", stekao širok popularnost, dok je Turing pokrila izvještaj o elektronskoj kalkulator, koji je detaljno opisano u inženjering i programiranje. Konstatovano je i prezentacija autora automobil, koji je nazvan Automatic Computing Engine (ACE). On je predstavio ga izvršnog odbora britanskog National Physical Laboratory 1946. godine. Nakon nekog vremena čak i uspješnu implementaciju različitih ACE dizajna proizvedeno.

pokrenuli projekte

I projekta von Neumann i Turing dokumenata opisuje kompjuter skladištenje u memoriji određenog programa, ali članak Von Neumann postigla veća cirkulacija u društvu, i arhitektura računara je postao poznat kao John von Neumann arhitekture.

1945. godine, profesor Neumann, koji je tada radio u školi inženjering u Filadelfiji, gdje je prvi put sagrađena ENIAC, izdaje u ime svojih kolega izvještavaju o logički dizajn digitalnih računala. U izvještaju se daje prilično detaljan prijedlog za izgradnju stroja, koji je u međuvremenu postao poznat kao EDVAC. Ona je tek je nedavno osnovana u Americi, ali izvještaj je nadahnuo stvaranje von Neumann EDSAC.

Manijaci i Joniacs

1947. godine, Burks, Goldstein i von Neumann objavio još jedan izvještaj koji je pokrivao izgradnju drugog tipa automobila (ovaj put paralelno), koji je trebalo da bude izuzetno brz, sposoban, možda, da se nosi do 20.000 operacija u sekundi. Oni su istakli da je neriješen problem u izgradnji je bio razvoj pogodan memorije, sav sadržaj koji mora biti odmah na raspolaganju. Prvo, oni su predložili da koriste posebne cijevi vakuum, pod nazivom Selectron, koji je izmišljen na Princeton laboratoriju. Takve cijevi su skupi, i učiniti ih vrlo teško, pogotovo ako koristite ove arhitekture. Von Neumann je kasnije odlučio da napravi automobil baziran na Williams memorije. Ova mašina, koja je završena u junu 1952. godine na Princeton, postala je poznata MANIJAK (ili samo Maniacs). Njegov dizajn je inspiriran kreatora na izgradnji pola tuceta ili više sličnih uređaja, koji se sada gradi u Americi i zove strip Johniacs.

principa stvaranja

Jedna od najmodernijih digitalnih računala, koji sadrže razvoj i napredak u tehnici automatske elektronske računanja je dokazano na National Physical Laboratory u Teddington, gdje je dizajniran i izgrađen od strane male grupe matematičara, inženjera i istraživanja inženjera, uz pomoć brojnih proizvodnih inženjera iz engleskog Electric Company Ltd. Oprema je još uvijek u laboratoriju, ali samo kao prototip mnogo veće biljke, koji je poznat kao Automatic Computing Engine. No, bez obzira na relativno male težine i sadržaja samo 800 termojonske ventila, to je izuzetno brz i svestran brojanje mašina.

Osnovni pojmovi i apstraktne principe proračuna pomoću mašine formulirani su dr Turing na temelju istih London Mathematical Society u 1936. godine, ali je raditi na takve mašine u Velikoj Britaniji je odgođen zbog rata. Godine 1945., ispitivanje problema stvaranja takvih uređaja nastavio na National Physical Laboratory dr Vormsli, Načelnik Odjela za matematiku laboratorije. On se pridružio Turing i njegov mali tim stručnjaka, a preliminarnim planiranje 1947 bio dovoljno napredan da opravda osnivanje posebne grupe.

Prvi računara na von Neumann arhitektura

Prvi projekt opisuje shemu koja se koristi od strane mnogih univerziteta i korporacijama da izgrade svoje vlastite kompjutere. Među njima, samo ILLIAC ORDVAC i imaju kompatibilne skupa instrukcija.

Klasična von Neumann arhitektura je oličena u Manchester malih eksperimentalnih mašina (SSEM), zvani Baby na University of Manchester, koji se prvi put uspešno lansiranje uređaja koji drži programske memorije, 21. juni 1948.

EDSAC University of Cambridge, prvi praktični elektronski računar ove vrste, uspješno je lansiran prvi put maj 1949.

Razvoj stvorenog modela

IBM SSEC su imali priliku da razmotri instrukcije i podatke i javno demonstrirao 27 Jan 1948. Ova sposobnost je potvrđeno u SAD Pat. Međutim, to je bio djelomično elektromehanički stroj, a ne potpuno elektronski. U praksi, uputstva su pročitani od papira trake zbog svoje ograničene memorije.

Beba je bio prvi potpuno elektronski računar za pokretanje pohranjenih programa. To faktoring program ran za 52 minuta, 21. jun 1948. godine nakon pokretanja i jednostavna računica dijeljenjem proračun koji pokazuje da su dva broja su uzajamno prosti.

ENIAC je modifikovan da radi kao primitivni računar za samo za čitanje, ali na istoj arhitekturi, a pokazano je do septembra 16, 1948. godine, a lansiranje Adele Goldstein program u organizaciji uz pomoć von Neumann.

BINAC proveo nekoliko probnih programa u februaru, martu i aprilu 1949. godine, iako nije bio završen do septembar 1949. Osim toga, probni rad su izvedeni (neke uspješne) drugih elektronskih računala, što je karakteristika arhitekture. Von Neumann, usput, i nastavio da radi na projektu "Menhetn". To je tako svestran čovjek.

Evolucija arhitekture sistemske sabirnice

Kroz desetljeća, već u 60-ih i 70-ih godina, kompjuteri općenito su postali manji i brži, što dovodi do evolucije koja je prošla je arhitektura računara von Neumann. Na primjer, prikaz memorije ulaz i izlaz omogućava odgovarajuće uređaje, podataka i upute o tome kako integrisati u sistem koji će se obrađivati, ostaju u memoriji. Autobus sistem se može koristiti za pružanje modularni sistem sa manjim. To se ponekad naziva "racionalizacija" arhitekture. U narednim decenijama, ponekad jednostavno mikrokontrolera ne koristiti neke funkcije tipičnog modela u cilju smanjenja troškova i veličine. Ali velika računala pratite osnovana arhitekture, kao što su dodatne opcije za poboljšanje performansi.