Apa prinsip tidak sesuai dengan arsitektur von Neumann? Cara kerja mesin von Neumann?

Hari ini sulit untuk percaya, tetapi komputer, tanpa yang banyak tidak bisa lagi membayangkan hidup saya, hanya ada sekitar 70 tahun yang lalu. Salah satu dari mereka yang membuat kontribusi yang menentukan untuk pembentukan mereka, adalah seorang ilmuwan Amerika Dzhon Fon Neyman. Dia menyarankan bahwa prinsip-prinsip yang mayoritas komputer dan bekerja sampai hari ini. Pertimbangkan bagaimana mesin von Neumann.

informasi biografis singkat

Yanosh Neyman lahir pada tahun 1930 di Budapest, di sebuah keluarga Yahudi yang sangat kaya yang mampu untuk kemudian menerima gelar bangsawan. Dari kecil ia dibedakan oleh kemampuan luar biasa di semua bidang. Dalam 23 tahun Neumann telah membela tesis PhD di bidang fisika eksperimental dan kimia. Pada tahun 1930, ilmuwan muda diundang untuk bekerja di Amerika Serikat, Princeton University. Pada saat yang sama Neumann adalah salah satu anggota pertama dari Institute for Advanced Study, di mana ia bekerja sebagai profesor sampai kematiannya. Neumann kepentingan ilmiah yang sangat luas. Secara khusus, itu adalah salah satu pendiri mekanika kuantum dan konsep matapparata dari selular automata.

Kontribusi untuk Ilmu Komputer

Sebelum kita mencari tahu apa prinsip tidak memenuhi arsitektur Von Neumann, itu akan menarik untuk belajar tentang bagaimana ilmuwan datang dengan ide menciptakan jenis komputer modern.

Menjadi seorang ahli di bidang ledakan matematika dan gelombang kejut di awal 1940-an, von Neumann adalah seorang konsultan ilmiah di salah satu laboratorium amunisi Kantor Angkatan Darat Amerika Serikat. Pada musim gugur 1943, ia tiba di Los Alamos untuk berpartisipasi dalam pengembangan proyek Manhettenskogo atas undangan pribadi dari pemimpinnya Roberta Oppengeymera. gugus tugas untuk menghitung kompresi implosive muatan bom atom hingga massa kritis telah dimasukkan di depannya. Untuk mengatasi hal itu diperlukan komputasi besar, yang awalnya dilakukan pada kalkulator genggam, dan kemudian tabulasi mekanik IBM, menggunakan kartu punch.

Von Neumann berkenalan dengan informasi tentang kemajuan penciptaan elektro-mekanik dan elektronik sepenuhnya komputer. Segera, dia tertarik untuk pengembangan EDVAC dan ENIAC komputer, sehingga pekerjaan ia mulai menulis "Draft pertama dari laporan EDVAC», masih belum selesai, di mana ia disajikan kepada masyarakat ilmiah ide yang sama sekali baru, apa yang seharusnya menjadi arsitektur komputer.

Prinsip-prinsip von Neumann

ilmu komputer pada tahun 1945 menjadi terhenti, karena semua komputer disimpan dalam memori nomor diolah dalam bentuk 10, sebuah program untuk operasi melakukan ditetapkan dengan menetapkan dalam jumper panel patch.

Hal ini sangat terbatas kekuatan komputer. Terobosan nyata adalah prinsip von Neumann. Secara singkat mereka dapat dinyatakan dalam satu kalimat: transisi ke sistem bilangan biner dan prinsip program disimpan.

analisis

Mempertimbangkan prinsip-prinsip yang didasarkan pada von Neumann struktur mesin klasik, secara lebih rinci:

1. Pergi ke sistem biner desimal

Arsitektur Neumann prinsip ini memungkinkan penggunaan perangkat logika yang relatif sederhana.

2. Software manajemen mesin komputasi elektronik

operasi komputer dikontrol oleh satu set perintah yang dieksekusi satu demi satu. Pengembangan mesin pertama dengan program yang tersimpan dalam memori, menandai awal pemrograman modern.

3. Data dan program disimpan dalam memori komputer bersama-sama

Dalam hal ini, data dan instruksi program memiliki cara yang sama menulis dalam sistem biner, sehingga dalam situasi tertentu atas mereka adalah mungkin untuk melakukan tindakan yang sama seperti data.

investigasi

Selain itu, arsitektur mesin Fonneymanovskoy memiliki beberapa fitur berikut:

1. lokasi memori memiliki alamat yang diberi nomor berurutan

Melalui penggunaan prinsip ini, menjadi mungkin untuk menggunakan variabel dalam pemrograman. Secara khusus, setiap saat, Anda dapat merujuk ke lokasi memori tertentu dengan alamat.

2. Kemungkinan cabang kondisional dalam program

Seperti telah disebutkan, program perintah harus mengeksekusi secara berurutan. Namun, itu memberikan kesempatan untuk membuat transisi ke setiap bagian dari kode.

Bagaimana mesin von Neumann

model matematika ini terdiri dari penyimpanan (memori) , unit aritmatika logika (ALU), kontrol, dan input dan perangkat output. Semua instruksi program yang ditulis dalam sel-sel memori yang terletak di lingkungan, dan data untuk memproses mereka - di lokasi yang sewenang-wenang.

Setiap tim harus terdiri dari:

• menunjukkan operasi yang harus dilakukan;
• alamat sel memori yang disimpan data asli, mengatakan operasi yang bersangkutan;
• alamat sel di mana untuk menulis hasilnya.

Perintah-perintah ini operasi tertentu pada data masukan ALU dieksekusi dan hasilnya ditulis dalam sel memori, yaitu. E. tersimpan dalam bentuk yang sesuai untuk mesin pengolahan selanjutnya, atau dikirimkan ke perangkat output (monitor, printer, dll) Dan tersedia untuk pria.

CU mengontrol semua bagian komputer. Dari dia untuk perangkat lain menerima sinyal-perintah "apa yang harus dilakukan", karena menerima informasi tentang apa yang mereka dalam kondisi perangkat lain.

Dalam perangkat kontrol memiliki daftar khusus yang disebut "program counter" SC. Setelah men-download data dan program dalam memori IC menyimpan alamat tim 1st nya. CU membacakan isi dari sel memori komputer yang alamatnya adalah di Inggris, dan tempat-tempat dalam "perintah mendaftar". Unit kontrol menentukan operasi sesuai dengan perintah tertentu, dan "catatan" data pada alamat yang ditentukan dalam dalam memori komputer. Berikutnya, ALU atau perangkat keras komputer melanjutkan operasi, setelah itu isi SC diubah ke satu, m. E. Menunjuk ke perintah berikutnya.

kritik

Kekurangan dan arsitektur Kontemporer Perspektif von Neumann terus menjadi subyek perdebatan. Fakta bahwa mesin dibuat pada prinsip-prinsip yang dikemukakan oleh ulama yang luar biasa ini, tidak sempurna, itu melihat waktu yang lama.

Oleh karena itu, pemeriksaan tiket di ilmu komputer sering menemukan pertanyaan "Apa prinsip tidak sesuai dengan arsitektur von Neumann dan apa kekurangan itu."

Jika jawaban untuk yang terakhir tentu harus menentukan:

• kehadiran kesenjangan semantik antara bahasa pemrograman tingkat tinggi dan sistem komando;
• pada masalah mendamaikan OP dan bandwidth prosesor;
• pada krisis software yang muncul, disebabkan oleh fakta bahwa biaya penciptaan jauh lebih rendah daripada biaya pengembangan perangkat keras, dan Anda tidak dapat menyelesaikan program uji;
• kurangnya prospek dalam hal kinerja, sebagaimana telah mencapai batas teoritis.

Seperti apa prinsip tidak sesuai dengan arsitektur von Neumann, kita berbicara tentang organisasi sejumlah besar paralel stream data dan perintah yang melekat dalam arsitektur multiprosesor.

kesimpulan

Sekarang Anda tahu apa prinsip tidak sesuai dengan arsitektur von Neumann. Hal ini jelas bahwa ilmu pengetahuan dan teknologi tidak tinggal diam, dan mungkin segera di setiap rumah akan menjadi jenis yang sama sekali baru dari komputer di mana manusia akan mencapai tingkat baru pembangunan. By the way, mempersiapkan software simulator ujian untuk membantu "Von Neumann arsitektur". sumber digital pendidikan seperti mempermudah asimilasi bahan dan memberikan kesempatan untuk menilai pengetahuan mereka.