Фон Нойманн архитектур ямар зарчим нь тохирох вэ? фон Нойманн машин хэрхэн ажилладаг вэ?

Өнөөдөр ч компьютер, ямар ч олон байхаа больсон, тэнд байсан нь зөвхөн зарим нэг нь 70 жилийн өмнө миний амьдралыг төсөөлж чадахгүй итгэхэд бэрх юм. Тэдний байгуулахад шийдвэрлэх хувь нэмэр оруулсан хүмүүсийн нэг, Америкийн эрдэмтэн Dzhon Фон Neyman байсан юм. Тэр зарчим нь аль компьютер ихэнх нь энэ өдрийг хүртэл ажилладаг гэж санал болгосон. хэрхэн фон Нойманн машин авч үзье.

Товч намтар мэдээлэл

Yanosh Neyman дараа язгууртны цол авах боломжтой байсан нь маш их баян чинээлэг еврей гэр бүлд, Будапешт хотноо 1930 онд төржээ. бага наснаасаа тэрээр бүх салбарт гарамгай чадвартай ялгаж байна. 23 настай, Нойманн туршилтын физик, химийн салбарт өөрийн PhD дипломын ажил хамгаалсан байна. 1930 онд залуу эрдэмтэн АНУ-ын Принстоны их сургуульд ажиллах урьсан юм. Үүний зэрэгцээ Нойманн Нарийвчилсан судалгаа, түүний нас барах хүртэл нь профессороор ажиллаж байсан хүрээлэнгийн анхны гишүүдийн нэг байсан юм. Нойманн шинжлэх ухааны сонирхол маш өргөн байна. Тухайлбал, квант механикийн болон үүрэн automata нь matapparata үзэл баримтлалыг үүсгэн байгуулагчдын нэг юм.

Компьютерийн ухааны оруулах хувь нэмэр

Бид зарчим хангахгүй байгаа юу олж өмнө Фон Нойманн архитектур, энэ эрдэмтэн нь орчин үеийн компьютерийн төрөл бий болгох санаа хэрхэн бий болсон талаар суралцах сонирхолтой байх болно.

1940 оны эхээр математикийн дэлбэрэлт болон цохилтын долгионыг салбарт шинжээч байх, фон Нойманн АНУ-ын армийн зэр зэвсэг Тамгын газрын лабораторид нэг дээр нь шинжлэх ухааны зөвлөх байсан юм. 1943 оны намар тэрээр түүний удирдагч Роберта Oppengeymera хувийн урилгаар Manhettenskogo төсөл боловсруулахад оролцох Лос-Аламоссын иржээ. чухал масс хүртэл атомын бөмбөг асуудал эрхэлсэн implosive шахалтыг тооцох ажлын хүч түүнд өмнө нь тавьж байна. Энэ нь том тооцоолох, анх гарч гар зохион тооны тухай цоолтуурын карт ашиглан IBM-ийн механик tabulators дээр хийж, дараа нь шаардлагатай шийдэхийн тулд.

Фон Нойманн цахилгаан механик, бүрэн электрон компьютер бий явцын талаар мэдээлэл танилцах болжээ. Удалгүй тэр ажлын үр дүнд тэрээр "EDVAC» дээр тайлангийн эхний төслийг бичиж эхэлсэн EDVAC болон ENIAC компьютер хөгжилд татагдаж байсан, тэр нь шинжлэх ухааны олон нийтэд цоо шинэ санаа, компьютерийн архитектур байх ёстой юу танилцуулсан нь, дуусаагүй байлаа.

фон Нойманн зарчим

бүх компьютерууд түүний санах ойд хадгалагдаж байгаа шиг 10-р хэлбэрээр боловсруулсан тоо, гүйцэтгэх үйл ажиллагааны хөтөлбөр нь засвар самбар гал унтраагчдын онд тогтоох тогтоосон байсан 1945 онд Компьютерийн шинжлэх ухаан, зогсонги ирэв.

Энэ нь маш их компьютер хүчийг хязгаарлагдмал. Бодит нээлт фон Нойманн зарчим юм. хоёртын тоо системд шилжих шилжилтийн болон хадгалагдсан хөтөлбөрийн зарчим: товчхон тэд нэг өгүүлбэрээр илэрхийлж болно.

дүн шинжилгээ хийх

аль дэлгэрэнгүй сонгодог фон Нойманн машин бүтэц, суурилсан зарчмыг авч үзье:

1. аравтын хоёртын систем рүү очих

Энэ зарчим нь Нойманн архитектур харьцангуй энгийн логик төхөөрөмжийг ашиглах боломжийг олгодог.

электрон тооцоолох машин 2. Програм хангамжийн менежмент

Компьютерийн үйл ажиллагаа нь бусад дараа нэг нь гүйцэтгэж байгаа тушаалууд нь багц хянаж байна. санах ойд хадгалагдсан хөтөлбөрийн эхний машин хөгжлийн орчин үеийн програмчлалын эхлэлийг тэмдэглэсэн.

3. Мэдээлэл, хөтөлбөр хамтран компьютерийн санах ойд хадгалагдаж байгаа

Энэ тохиолдолд, өгөгдөл, хөтөлбөр заавар аль аль нь хоёртын системд бичих адилхан байдаг болохоор тэдний дээр тодорхой нөхцөл байдалд мэдээллийг адил үйлдэл гүйцэтгэх боломжтой юм.

судалгаа

Үүнээс гадна, архитектур Fonneymanovskoy машин нь дараах онцлогтой байна:

1. санах ойн байршил дараалуулан дугаарлана байна хаягтай байх

Энэ зарчмын ашиглах замаар, энэ програм нь хувьсагчуудыг ашиглах боломжтой болсон юм. Тухайлбал, ямар ч үед та тухайн санах ойн байрлал түүний хаягаар илгээх болно.

2. хөтөлбөрт нь нөхцөлт салбар боломж

Урьд нь дурдагдсаны адил, хөтөлбөр тушаалууд нь дараалуулан гүйцэтгэх ёстой. Гэсэн хэдий ч, энэ нь кодын аль ч хэсэгт шилжих шилжилтийг хийх боломж олгосон.

Хэрхэн фон Нойманн машиныг вэ

Энэ нь математик загвар хадгалалт (санах ой) бүрдэнэ нь арифметик логик нэгж (ALU), хяналт, оролт, гаралтын төхөөрөмжүүд. Бүх хөтөлбөр заавар хөрш орших санах ойн эс, тэдгээрийг боловсруулах өгөгдөл бичигдсэн байна - дур мэдэн газар.

Аль нэг баг нь бүрдсэн байх ёстой:

• ямар үйл ажиллагаа хийх хэрэгтэй харуулсан;
• эх өгөгдөл хадгалагдаж байгаа нь санах ойн эсийн хаяг, үйл ажиллагаа нь тухайн хэлэв;
• нь эсийн хаяг үр дүнг бичих.

ALU оролтын өгөгдөл дээр эдгээр тушаалууд нь тодорхой үйл ажиллагааг гүйцэтгэх, үр дүн, санах ой эсийн бичигдсэн байна, өөрөөр хэлбэл. E. дараагийн боловсруулах машин тохиромжтой хэлбэрээр хадгалж, эсвэл гаралтын төхөөрөмж (монитор, хэвлэгч, гэх мэт) нь дамжих хүн боломжтой.

CU компьютерийн бүх хэсгийг хянадаг. Тэд бусад төхөөрөмжүүдийн нөхцөл байгаа талаар мэдээлэл авдаг гэж түүнд бусад төхөөрөмжтэй, дохио-тушаалыг "юу" хүлээн авна.

хяналтын төхөөрөмж нь "хөтөлбөр эсрэг" SC хэмээх тусгай бүртгэл юм. санах ойд мэдээлэл, хөтөлбөр татаж авсаны дараа IC нь 1-р багийн хаягийг хадгалдаг. CU онд "тушаалыг бүртгүүлэх" хаяг Их Британид байдаг компьютерийн санах ойн эсийн агуулга, мөн газар үүнийг уншдаг. хяналтын нэгж нь тодорхой тушаалын харгалзах үйл ажиллагаа, болон "тэмдэглэл" компьютерийн санах ойд Хэрэв-д заасан хаягаар мэдээлэл тодорхойлдог. Дараа нь ALU эсвэл тоног төхөөрөмжийн компьютер үйл ажиллагаа, үүний дараа SC агуулга нь нэг өөрчлөлт, м үргэлжлүүлье. E. Дараагийн тушаал нь зааж.

шүүмжлэл

Сул тал ба орчин үеийн үзэл бодол фон Нойманн архитектур мэтгэлцээний сэдэв хэвээр байна. зарчим дээр бий болсон машинууд энэ нэртэй эрдэмтэн, төгс төгөлдөр биш, урагш тавьж байгаа нь, энэ нь урт удаан хугацааны өмнө анзаарсан байна.

Тиймээс, компьютерийн шинжлэх ухаан тасалбар шалгалт нь ихэвчлэн асуулт олж болно "гэж юу вэ зарчим ямар дутагдал энэ байна фон Нойманн архитектур болон тохирох биш юм байна."

сүүлийн хариулт нь заавал зааж өгөх хэрэгтэй бол:

• өндөр түвшний хэл програмчлалын болон тушаалын системийн хоорондох утга ялгаа байгаа эсэх;
• OP болон процессор зурвасыг эвлэрүүлж асуудал дээр;
• хөгжиж буй програм хангамжийн хямрал, түүний бүтээл зардал тоног төхөөрөмжийн хөгжлийн зардал хамаагүй бага байдаг, мөн та нар туршилтын хөтөлбөрийг дуусгаж чадахгүй байгаа байгаа нь нөлөөлсөн;
• аль хэдийн өөрийн онолын хязгаар хүрсэн гэх мэт үйл ажиллагааны хувьд хэтийн төлөв дутагдалтай.

зарчим нь фон Нойманн архитектур тохирох биш юм юу болох, бид зэрэгцээ мэдээллийн урсгалын том тоо болон олон процессор архитектур уламжлалт тушаалууд байгууллагын тухай ярьж байна.

дүгнэлт

Одоо та фон Нойманн архитектур ямар зарчим таарах биш юм мэдэж байна. Энэ нь шинжлэх ухаан, технологийн гэрт бүр ч зогсож гэсэн юм биш, магадгүй тун удахгүй хүн төрөлхтөн ямар замаар хөгжлийн шинэ түвшинд хүрнэ компьютер нь цоо шинэ төрөл болох нь тодорхой юм. Дашрамд хэлэхэд, "Фон Нойманн архитектурыг" нь туслахын тулд шалгалт симулятор програм хангамж бэлтгэх. Ийм дижитал боловсролын нөөц материал уусгахыг хөнгөвчлөх, тэдний мэдлэгийг үнэлэх боломж олгодог.