Je ťažké uveriť, ale počítače, bez ktorých mnohé už nemožno predstaviť život sa objavil len pred asi 70 rokmi. Jedným z tých, ktorí rozhodujúcim spôsobom prispeli k ich vytvoreniu, bol americký vedec John von Neumann. Navrhol zásady, na ktorých väčšina počítačov stále funguje. Zvážte, ako funguje stroj von Neumann.

Krátka životopisnú poznámka

János Neumann sa narodil v roku 1930 v Budapešti, v zámožnej židovskej rodiny, ktorý sa neskôr podarilo získať šľachtický titul. Od svojho detstva sa vyznačoval vynikajúcimi schopnosťami vo všetkých oblastiach. V čase 23 rokov už Neumann obhájil doktorskú prácu v oblasti experimentálnej fyziky a chémie. V roku 1930 bol mladý vedec pozvaný pracovať v USA na Princetonskej univerzite. Súčasne Neumann bol jedným z prvých zamestnancov Inštitútu pre politické štúdiá, kde pôsobil ako profesor až do svojej smrti. Vedecké záujmy Neumann boli dosť veľké. Predovšetkým je to jeden zo zakladateľov kvantovej mechaniky a matapparata konceptu celulárnych automatov.

príspevok k vede

Ak chcete zistiť, aké zásady nespĺňa von Neumannova architektúra bude zaujímavé sledovať, ako vedci prišli s myšlienkou moderného typu počítača. Byť odborník v matematike výbuchov a rázových vĺn v skorých 1940s von Neumann bol vedecký poradca v jednej z laboratórií management munícieArmáda Spojených štátov Na jeseň roku 1943 prišiel do Los Alamos, aby sa zúčastnil na vývoji projektu Manhattan na osobnú pozvánku svojho vodcu Roberta Oppenheimera. Pred ním bol poverený vypočítať silu impulznej kompresnej nábojovej nábojovej bomby na kritickú hmotnosť. Aby sme to vyriešili, potrebujeme veľké výpočty, ktoré boli najskôr vykonané na manuálnych kalkulačkách a neskôr na mechanických kartách IBM, pomocou dierovaných kariet.


Von Neumann sa stretol s informáciami o pokroku v tvorbe elektronicko-mechanických a plne elektronických počítačov. Čoskoro sa podieľal na vývoji počítača EDVAC a ENIAC, s tým výsledkom, že začal písať "Prvý návrh správy o EDVAC», ktorý zostal nedokončený, ktorý predložila vedecká komunita úplne novú predstavu o tom, čo by malo byť Architektúra počítača.

Princípy von Neumann

veda ako veda až 1945 zastavil, pretože všetky počítače uloží do pamäte číslo spracované v 10. forme a programy pre operácie požiadal o pomoc prepojky na rozvádzači. To výrazne obmedzilo možnosti počítačov. Skutočným prielom boli princípy von Neumann. V stručnosti možno vyjadriť jednou vetou: ísť do dvojkovej sústavy a zásadu uloženého programu.

Analýza

Zoberme princípy, na ktorých je založená klasickú štruktúru von Neumann strojov, podrobnejšie: 1. Prejdite do binárneho systému desyatirichnoyTento princíp architektúry Neuman umožňuje použiť pomerne jednoduché logické zariadenie. 2. Ovládanie softvéru elektronickým počítačom Práca počítača je riadená súborom príkazov, ktoré sa postupne vykonávajú jeden po druhom. Vývoj prvého stroja s programom, ktorý je uložený v pamäti, položil základ pre moderné programovanie. 3. Dáta a programy v pamäti počítača sa ukladajú dohromady, v tomto prípade dáta a programové príkazy majú rovnaký spôsob zápisu v binárnom systéme, takže v určitých situáciách môžu vykonávať rovnaké akcie ako nad údajmi.

Vyšetrovania

Okrem toho architektúra Foneyman Machine má nasledujúce vlastnosti: 1. Pamäťové bunky majú adresy postupne očíslované, vďaka použitiu tohto princípu bolo možné v programovaní použiť premenné. Najmä môžete kedykoľvek prejsť do jednej alebo druhej pamäťovej bunky na jej adrese. 2. Možnosť podmieneného prechodu počas implementácie programu Ako už bolo uvedené, príkazy v programoch by sa mali vykonávať dôsledne. Možnosť prechodu na ľubovoľnú časť kódu sa predpokladá.

Ako von Neumann funguje?

Takýto matematický model pozostáva z pamäte (pamäte), aritmetickej logiky (ALU), regulátora, ako aj vstupných a výstupných zariadení. Všetky príkazy programu sú napísané v pamäťových bunkách umiestnených v okolí a dáta na ich spracovanie - v ľubovoľných bunkách.
Každý tím by mal pozostávať z:

údaj o tom, ktorá operácia musí byť vykonaná;

adresa pamäťových buniek, v ktorej sú uložené pôvodné údaje, ktoré sú ovplyvnené operáciou;

adresa buniek, v ktorých sa má zaznamenať výsledok.

Tieto operácie tímy na konkrétne vstupných dát ALU vykonané a výsledky zaznamenané do pamäťovej bunky sa uloží vo forme vhodnej pre ďalšie spracovanie stroja, alebo prenáša na výstupné zariadenia (monitor, tlačiareň, atď) a sú pre človeka k dispozícii. UU spravuje všetky časti počítača. Z nej k ďalším zariadeniam na príjem signálov-príkazy "čo robiť", a ďalšie zariadenia, ktoré prijíma informácie o stave, v akom sú.
Ovládacie zariadenie má špeciálny register nazývaný "počítadlo príkazov" SC. Po načítaní výstupných údajov a programu do pamäte IC zapíše adresu prvého príkazu. CU prečíta obsah pamäte počítača bunke, ktorého adresa je vo Veľkej Británii, a umiestni ju do "Command Register". Ovládacie zariadenie určuje operáciu zodpovedajúcu konkrétnemu príkazu a "zaznamenáva" v pamäti počítača údaje, ktorých adresy sú v ňom uvedené. Vedľa ALU alebo počítačový hardvér zaberajú operácie na konci, ktorého obsah sa mení IC jednotku, ktorá odkazuje na tím.

Kritika

Nedostatky a moderná architektúra von Neumann vyhliadky aj naďalej diskutovať. Skutočnosť, že stroje sú vytvorené na základe predloženej tohto významného učenca, nie je dokonalý, bol pozorovaný už dávno. Preto na skúške vstupenky sInformatika sa často stretáva s otázkou "aký princíp spája von Neumannova architektúra a aké nevýhody má?". Pri odpovedi na druhú časť je potrebné špecifikovať:

existenciu sémantickej medzery medzi programovacími jazykmi na vysokej úrovni a veliteľským systémom;

o probléme zosúladenia OP a šírky pásma spracovateľa;

Je spôsobená softvérová kríza, pretože náklady na jej tvorbu sú oveľa nižšie ako náklady na vývoj hardvéru a neexistuje možnosť úplného testovania programu;

nedostatok perspektív, pokiaľ ide o rýchlosť, pretože jeho teoretická hranica už bola dosiahnutá.

Pokiaľ ide o zásadu, že architektúra von Neumann nezodpovedá, hovoríme o paralelnosti organizovania veľkého množstva dátových tokov a príkazov, ktoré sú vlastné multiprocesorovej architektúre.

Záver

Teraz viete, čo princíp architektúry von Neumannovej zlyhá. Je zrejmé, že veda a technológia nie sú na mieste, a možno veľmi skoro v každom dome budú počítače úplne nového typu, prostredníctvom ktorého ľudstvo vstúpi na novú úroveň svojho rozvoja. Mimochodom, prípravný program "Architektúra von Neumann" pomôže pripraviť sa na skúšku. Také digitálne vzdelávacie zdroje uľahčujú asimiláciu materiálu a poskytujú príležitosť na zhodnotenie svojich vedomostí.