Von Neumann architektūros: istorija atsiradimo termino

Architektūra von Neumann, taip pat žinomas kaip von Neumann modelį, ar Prinstono architektūra, remiantis aprašytu metodu 1945, matematikas ir fizikas John von Neumann ataskaitoje "Pirmasis projekto" kompiuterio EDVAC.

Grandinė architektūra

Pranešime aprašyta von Neumann architektūra diagrama elektroninių skaitmeninio kompiuterio su dalys, susidedančios iš procesoriaus įtaisų, apimanti:

• aritmetinį;
• registrų procesorius;
• valdymo įtaisas, turintis komandų registrą ir programos skaitiklis;
• atminties duomenims saugoti;
• išorinis saugojimo įrenginys;
• įvesties ir išvesties mechanizmai.

Plėtros reikšmė sudarė tai, kad bet koks saugomi kompiuterio informaciją informacija gali būti naudojama pagal programą, kurioje operacija, pasirinkti duomenys negali būti žaidžiamas tuo pačiu metu, nes jie turi bendrą autobusu. Ji minima "pirmojo projekto", kuriame aprašoma mokslininkas mintis apie tai, ką architektūra turėtų būti. Von Neumann pavadino situaciją "butelio kakliukas", kuri dažnai apriboja sistemos efektyvumą.

Von Neumann architektūros principai

Skaitmeninis kompiuteris - kompiuteris, saugojimo programą, kuri apima programos instrukcijas, duomenų skaitymo, rašymo, taip pat apima Random Access Memory (RAM). Principai architektūros John von Neumann pristatė savo darbą "pirmojo projekto." Pasak jo, saugomi programos atmintyje kompiuteriai buvo over kompiuterių, pavyzdžiui, ENIAC kontrolės tobulinimas. Pastaroji buvo užprogramuotas nustatant jungiklius, ir įterpimo pleistro, todėl maršruto duomenų ir valdymo signalus tarp įvairių funkcinių blokų. Daugumoje atminties taip pat naudojamas šiuolaikinių kompiuterių šiuo būdu. Taigi kompiuteris architektūra von Neumann skiriasi, pavyzdžiui, nuo Harvardo, kad jis nenaudoja pagrindinį ir laikinojoje atmintyje.

priešistorė

Pirmieji kompiuteriai buvo suteikta fiksuotą programą. Kai labai paprasti kompiuteriai vis dar naudoja šį dizainą arba paprastumo arba mokymo tikslais. Pavyzdžiui, Stalinis skaičiuotuvas taip pat yra kompiuteris su fiksuota programą. Ji gali dirbti su matematikos pagrindai, tačiau jis negali būti naudojamas kaip teksto redagavimo ar žaidimų konsolės. fiksuotą mašina programos keitimas reikalauja išvedžioti naujų laidų, restruktūrizavimą arba pertvarkymą aparato. Ankstyviausi kompiuteriai buvo ne taip siauras, kaip jie buvo sukurti pirmą kartą ir mokslo tikslais. Perprogramavimas atsirado daug vėliau ir tai buvo sunkus procesas, nes bloko schemose ir banknotų ir baigiant išsamiais dizaino. Ypač sunku buvo modernizacijos fizinių mašina atkūrimo kanalų procesas. Tai gali užtrukti tris savaites įrengimo ENIAC ir bando padaryti jį dirbti.

Nauja idėja

Su kompiuteriu, saugojimo programą iš atminties, viskas pasikeitė. Atmintyje, jie dizainas su instrukcijų rinkinys. Tai reiškia, kad mašina gali iš karto gauti instrukcijų rinkinys, atlikti skaičiavimus.

Tokių programų dizainas susijęs su savarankiškai pakeisti kodą. Vienas iš pirmųjų augalų tokio objekto buvo už algoritmą reikia didinti ar kitaip keisti adreso dalį komandas. Jis buvo dedamas rankiniu būdu pradžioje dizaino. Tai tapo mažiau svarbi, kai indekso registrų ir netiesioginis adresavimas tapo bendrų savybių apsėsti kompiuterio architektūros John von Neumann mašinos. Kiti gaminiai - įterpti dažnai naudojamų duomenis į komandas su neatidėliotinų sprendimų srautą. Tačiau savarankiškai pakeisti kodas didele dalimi buvo kritikuojamas, nes jis paprastai yra sunku suprasti ir derinti. Be to, jis taip pat pasirodė esąs neveiksmingas, kalbant apie atgaminimo ir spartinimo sistemų šiuolaikinių procesorių.

Apskritai, gebėjimas gydyti instrukcijas, kaip duomenų - tai, ką daro surinkėjai, kompiliatoriai, surinkėjų, krautuvai ir kitas priemones su galimų objektų automatizuoto programavimo. Taigi kalbėti, rašyti programas, rašyti programas. Mažesniu mastu, pasikartojančiais intensyvūs įvesties ir išvesties operacijų, pavyzdžiui, BitBlt-vaizdo manipuliacijų primityvių arba pikselių ir viršūnių shaders šiuolaikinių 3D-grafika, buvo nustatyta, kad neveiksminga paleisti be vartotojo įrenginių.

Plėtros koncepcija saugomi programos atmintyje

Matematikas Alan Turing, kuris turėjo į matematinės logikos problemos susidomėjimą po Max Newman paskaitos Kembridžo universitete, parašė straipsnį 1936 metais, jis buvo paskelbtas Londono Mathematical Society leidimas. Be to, jis aprašė hipotetinę mašina, kurią jis pavadino "Universal skaičiavimo mašina", ir kuri dabar žinoma kaip universali Tiuringo mašina. Ji turėjo begalinį saugojimo (šiuolaikinėje terminologijoje - atminties), kuriame yra abu nurodymus ir informaciją, kuri buvo sukurta ir architektūrą. Von Neumann susipažino su Turingo tuo metu, kai jis buvo vizituojantis profesorius Kembridžo 1935, o ginti daktaro disertaciją ne Turingo Institute for Advanced Study Prinstono (New Jersey) į 1936-1937 metu.

Nepriklausomai Ji Presper Eckert ir Dzhon Mochli, kuris sukūrė ENIAC mokykla elektros inžinerijos Pensilvanijos universiteto, rašė apie mašiną koncepcija, kuri saugo programą atmintyje 1943 m. Planuojant naują mašiną, tai EDVAC, Eckert rašė 1944 m kad jis bus saugoti duomenis ir programas naujo prietaiso adresavimo atminties naudojant metalinio gyvsidabrio uždelsimą. Tai buvo pirmas kartas, kai buvo pasiūlyta praktikai mašina, kuri saugo savo atmintyje programą statyba. Tuo pačiu metu, jis ir Mauchly nebuvo susipažinęs su Turingo (nuotraukoje žemiau) darbą.

Kompiuterių architektūra: Von Neumannas principas

Von Neumann buvo įtrauktas į "Manhattan Project" prie nacionalinės laboratorijos Los Alamos, kuri reikalinga didžiulis skaičiavimo. Ji traukia jį į 1944 m ENIAC vasaros projekto. Čia jis prisijungė prie diskusijas dėl plėtros EDVAC kompiuterio. Šioje grupėje, jis parašė knygą, pavadintą "Pirmasis PRANEŠIMO PROJEKTAS dėl EDVAC», remiantis Eckert ir Mauchly darbą. Tai buvo nebaigtas, kai jo kolega Goldstein platinamas projektą su von Neumann (beje, Eckert ir Mauchly buvo priblokšta šios naujienos). Šis dokumentas buvo perskaityti dešimtis kolegų von Neumann Amerikoje ir Europoje ir turėjo didelę įtaką kito etapo kompiuterių plėtrą.

Pagrindiniai principai von Neumann architektūros, kaip nurodyta "pirmojo projekto" įgijo didelį populiarumą, o Tiuringo kuriems jos Ataskaita apie elektroninių skaičiuoklė, kuri buvo aprašyta išsamiai inžinerijos ir programavimo. Tai buvo konstatuota ir pristatymas autoriaus automobilyje, kuris buvo vadinamas automatinis Kompiuterija Variklis (AKF). Jis pristatė jį į Vykdomojo komiteto britų National Physical Laboratory 1946. Po kurio laiko buvo pagaminti net sėkmingai įgyvendinti įvairių AKF dizaino.

pradėti projektai

Ir von Neumann ir Tiuringo dokumentų projekto aprašo kompiuterį saugojimo atminties specialią programą, tačiau straipsnis Von Neumannas pasiekti didesnį cirkuliaciją visuomenėje, o kompiuteryje architektūra tapo žinomas kaip John von Neumann architektūros.

1945 profesorius Neumann, kuris tada dirbo inžinerijos mokykloje Filadelfijoje, kur jis pirmą kartą buvo pastatyta ENIAC, išduotas jo vardu jo kolegos pranešti apie loginio projektavimo skaitmeninių kompiuterių. Ataskaitoje pateikiama gana išsamų pasiūlymą dėl aparato, kuris vėliau tapo žinomas kaip EDVAC statybos. Ji tik neseniai buvo įsteigta Amerikoje, bet ataskaita įkvėpė von Neumann EDSAC kūrimą.

Maniakai ir Joniacs

1947, Burks, Goldstein von Neumann paskelbė kitą ataskaitą, kurioje, kuriems kitos automobilio tipo (šį kartą lygiagrečiai), kuris turėjo būti labai greitai, gali, galbūt statyti, atlikti iki 20000 operacijų per sekundę. Jie pažymėjo, kad neišspręsta problema į ją statyti buvo tinkamoje atminties plėtra, visi, kurie turinys turi būti lengvai prieinami. Pirma, jie pasiūlė naudoti specialų vakuuminis vamzdis, vadinamas Selectron, kuris buvo sugalvotas ne Prinstono laboratorijoje. Tokie vamzdžiai yra brangūs, ir juos labai sunku, ypač jei jūs naudojate šią architektūrą. Vėliau von Neumann nusprendė pastatyti automobilį remiantis Williams atmintyje. Tai mašina, kuri buvo baigta 1952 birželio Prinstono, tapo plačiai žinomas Maniac (arba tiesiog Maniacs). Jo dizainas yra įkvėptas kūrėjų dėl į pustuzinį ar daugiau panašių įrenginių, kurie dabar statomi Amerikoje ir vadinamas komiksų Johniacs statybos.

Sukūrimo principai

Vienas iš moderniausių skaitmeninių kompiuterių, įkūnijantis plėtrą ir gerinimą, automatinio elektroninių skaičiavimo technika buvo įrodyta ne National Physical Laboratory Teddington, kur jis buvo suprojektuotas ir pastatytas nedidelis grupės matematikai, inžinieriai bei mokslinių tyrimų inžinierių, su iš gamybos inžinierių skaičių paramą iš anglų Electric UAB Įranga yra vis dar laboratorijoje, bet tik kaip daug didesnį augalų, kuris yra žinomas kaip automatinio Kompiuterija Engine prototipą. Tačiau, nepaisant to, kad santykinai mažą svorį ir turinį tik 800 termoelektroniniu vožtuvų, tai labai greitai ir universalus skaičiavimo mašina.

Pagrindinės sąvokos ir abstraktūs principai skaičiavimo mechanizmų buvo suformuluoti dr Turingo ant to paties Londono matematinių visuomenės pagrindu 1936 metais, tačiau dirbti tokių mašinų Jungtinėje Karalystėje buvo atidėtas iki karo. 1945, iš kūrimo tokius prietaisus problemų tyrimas tęsiamas National Physical Laboratory Dr. Vormsli, prižiūrėtojo Matematikos laboratorijos departamentas. Jis prisijungė prie Tiuringo ir jo nedidelė komanda ekspertų, ir į 1947 m preliminaraus planavimo buvo pakankamai pažangi pateisinti specialaus grupės įkūrimą.

Pirmieji kompiuteriai von Neumann architektūros

Pirmasis projektas aprašo schemą, kuri buvo naudojama daugelyje universitetų ir korporacijų statyti savo kompiuterius. Tarp jų, tik ILLIAC ORDVAC ir turi suderinamus instrukcijų rinkinius.

Klasikinė von Neumann architektūros įkūnijo Manchester eksperimentų mašina (SSEM), pravarde Kūdikių Mančesterio universitete, kuris padarė savo pirmąjį sėkmingai pradėjo įrenginio, kuris turi programos atminties, 1948 birželio 21 d.

EDSAC Kembridžo universitetas, pirmasis praktinis elektroninis kompiuteris toks, buvo pradėta sėkmingai pirmą kartą 1949 gegužės mėn.

Iš sukurtų modelių kūrimas

"IBM SSEC turėjo galimybę apsvarstyti instrukcijas kaip duomenų ir buvo viešai parodė sausio 27 1948. Šis gebėjimas yra patvirtinta JAV patente Nr. Tačiau, tai buvo iš dalies elektromechaninis mašina, o ne visiškai elektroninis. Praktiškai, instrukcijos buvo skaityti iš popieriaus juosta, nes jos riboja atminties.

Kūdikių buvo pirmasis visiškai elektroninis kompiuteris paleisti išsaugotas programas. Tai faktoringo programa truko 52 minučių, 21 1948 birželio pradėjus ir paprastas skaičiavimas dalijant skaičiavimą, kuris rodo, kad du skaičiai yra tarpusavyje paprastųjų.

ENIAC buvo pakeista į darbą kaip primityvios kompiuteryje tik skaityti, bet tuo pačiu architektūros ir buvo įrodyta, rugsėjo 16, 1948, ir Adele Goldstein programos paleidimas organizavo su von Neumann pagalba.

BINAC praleido keletą bandymų programas vasario, kovo ir 1949 m, nors jis nebuvo baigtas iki 1949 m rugsėjo mėn. Be to, bandomieji važiavimai buvo atlikti (kai Sėkmingai) kitus elektroninius kompiuterius, kurie yra būdinga architektūra. Von Neumann, beje, ir toliau dirbti prie projekto "Manhattan". Štai toks universalus žmogus.

Evoliucija autobusų sistemos architektūra

Per dešimtmečius, jau 60 ir 70, kompiuteriai apskritai tapo mažesni ir greičiau, todėl evoliucija, kuris buvo apdorotas kompiuterio architektūrą von Neumann. Pavyzdžiui, įvesties ir išvesties atminties ekranas leidžia atitinkami prietaisai, duomenų ir instrukcijos, kaip integruoti į sistemą, kuri bus perdirbtos, lieka atmintyje. Autobuso sistema gali būti naudojama teikti modulinę sistemą su mažesnis. Tai kartais vadinama "racionalizacija" architektūros. Vėlesniais dešimtmečiais, kartais paprasti mikrovaldikliai nenaudoja kai kurių tipiškų modelio savybes, siekiant sumažinti išlaidas ir dydį. Tačiau dideli kompiuteriai vadovautis nustatyta architektūrą, nes jie turi papildomų funkcijų, siekiant pagerinti veiklos rezultatus.