Pa egwyddor nid yw'n cyfateb i'r bensaernïaeth von Neumann? Sut mae'r peiriant o von Neumann?

Heddiw, mae'n anodd credu, ond mae cyfrifiaduron, heb y gall llawer bellach yn dychmygu fy mywyd, nid oedd ond rhyw 70 mlynedd yn ôl. Un o'r rhai a wnaeth gyfraniad pendant i'w sefydliad, roedd yn wyddonydd Americanaidd Dzhon Fon Neyman. Awgrymodd fod y egwyddorion y mae'r rhan fwyaf o'r cyfrifiadur ac yn gweithio hyd heddiw. Ystyried sut mae'r peiriant von Neumann.

gwybodaeth gryno bywgraffiadol

Roedd Yanosh Neyman eni yn 1930 yn Budapest, mewn teulu Iddewig gyfoethog iawn a oedd yn gallu wedyn yn derbyn teitl bonedd. O blentyndod cafodd ei gwahaniaethu gan galluoedd rhagorol ym mhob maes. Ar 23, Neumann wedi amddiffyn ei draethawd PhD ym maes ffiseg arbrofol a chemeg. Yn 1930, y gwyddonydd ifanc gwahodd i weithio yn yr Unol Daleithiau, Prifysgol Princeton. Ar yr un pryd Neumann yn un o aelodau cyntaf y Sefydliad Astudiaethau Uwch, lle bu'n gweithio fel athro hyd ei farwolaeth. diddordebau gwyddonol Neumann yn eang iawn. Yn benodol, mae'n un o sylfaenwyr mecaneg cwantwm a chysyniad matapparata o automata cellog.

Cyfraniad i Gyfrifiadureg

Cyn i ni gael gwybod beth nad egwyddor yn bodloni'r bensaernïaeth Von Neumann, bydd yn ddiddorol i ddysgu am sut y daeth y gwyddonydd i'r syniad o greu math cyfrifiadurol modern.

Mae bod yn arbenigwr yn y maes o ffrwydradau mathemateg a tonnau sioc yn y 1940au cynnar, von Neumann yn ymgynghorydd gwyddonol yn un o labordai o Swyddfa'r bwledi yr Unol Daleithiau Fyddin. Yn y gostyngiad o 1943, cyrhaeddodd yn Los Alamos i gymryd rhan yn y gwaith o ddatblygu prosiect Manhettenskogo ar wahoddiad personol ei arweinydd Roberta Oppengeymera. tasglu i gyfrifo cywasgu implosive y tâl bom atomig hyd at màs critigol wedi cael ei roi o flaen ef. I'w datrys yn ofynnol cyfrifiadura mawr, a gynhaliodd i ddechrau ar y cyfrifianellau a ddelir â llaw, ac yn ddiweddarach ar tabulators mecanyddol IBM, gan ddefnyddio cardiau tyllog.

Von Neumann daeth i adnabod y wybodaeth ar gynnydd y cyfrifiaduron electro-fecanyddol ac yn gwbl electronig. Cyn bo hir, cafodd ei denu at y gwaith o ddatblygu cyfrifiaduron EDVAC a ENIAC, gan arwain at y gwaith a dechreuodd ysgrifennu "The drafft cyntaf yr adroddiad ar y EDVAC», yn parhau i fod heb ei orffen, lle'r oedd yn cyflwyno i'r gymuned wyddonol syniad hollol newydd, yr hyn a ddylai fod yn y bensaernïaeth cyfrifiadur.

Mae egwyddorion von Neumann

Daeth cyfrifiadureg ym 1945 i stop, gan fod pob cyfrifiadur yn cael eu storio yn ei gof y rhif brosesu yn y ffurf 10fed, rhaglen ar gyfer gweithrediadau perfformio eu pennu drwy osod mewn panel chlytia siwmperi.

Mae hyn yn cyfyngu yn fawr y pŵer o gyfrifiaduron. Mae'r breakthrough go iawn oedd yr egwyddor o von Neumann. Yn fyr gellir eu mynegi mewn un frawddeg: y broses o drosglwyddo i'r system rhif deuaidd ac mae'r egwyddor o raglen storio.

dadansoddiad o

Ystyriwch egwyddorion y seilir strwythur peiriant von Neumann clasurol, yn fwy manwl:

1. Ewch i'r system ddeuaidd o'r degol yn

Mae'r bensaernïaeth Neumann egwyddor caniatáu defnyddio dyfais rhesymeg gymharol syml.

2. Rheoli Meddalwedd peiriant cyfrifiadurol electronig

weithrediad cyfrifiadur yn cael ei reoli gan set o orchmynion sy'n cael eu gweithredu un ar ôl y llall. Datblygiad y peiriant cyntaf gyda rhaglen storio yn y cof, yn nodi dechrau rhaglennu modern.

3. Data a rhaglenni yn cael eu storio yn y cof cyfrifiadur gyda'i gilydd

Yn yr achos hwn, data a chyfarwyddiadau rhaglen yn yr un ffordd o ysgrifennu yn y system ddeuaidd, felly mewn rhai sefyllfaoedd drostynt yn bosibl i gyflawni'r un camau â'r data.

ymchwiliad

Yn ogystal, mae gan y peiriant Fonneymanovskoy pensaernïaeth y nodweddion canlynol:

1. Mae'r lleoliadau cof gyfeiriadau sydd wedi eu rhifo'n olynol

Trwy ddefnyddio egwyddor hon, daeth yn bosibl i ddefnyddio newidynnau mewn rhaglennu. Yn arbennig, ar unrhyw adeg, gallwch gyfeirio at leoliad cof penodol drwy ei gyfeiriad.

2. Mae'r posibilrwydd o gangen amodol yn y rhaglen

Fel y soniwyd eisoes, mae'n rhaid i'r rhaglenni gorchmynion gweithredu trefn. Fodd bynnag, mae'n rhoi cyfle i wneud y newid i unrhyw ran o'r cod.

Sut mae'r peiriant von Neumann

Mae'r model mathemategol yn cynnwys storio (cof) , uned rhesymeg rhifyddol (ALU), rheoli, a mewnbwn a dyfeisiau allbwn. Mae pob rhaglen yn cyfarwyddiadau yn cael eu hysgrifennu yn y celloedd cof lleoli yn y gymdogaeth, ac mae'r data ar eu cyfer prosesu - mewn lleoliadau mympwyol.

Dylai unrhyw tîm yn cynnwys:

• gan nodi pa weithrediad y dylid ei berfformio;
• Dywedodd cyfeiriadau cell cof mewn sy'n cael eu storio y data gwreiddiol, gweithredu o dan sylw;
• cyfeiriadau cell lle i ysgrifennu'r canlyniad.

Mae'r gorchmynion gweithrediadau penodol ar ddata mewnbwn ALU gweithredu a'u canlyniadau yn cael eu hysgrifennu yn y celloedd cof, hy. E. storio mewn ffurf sy'n addas ar gyfer peiriant prosesu dilynol, neu drosglwyddo i'r ddyfais allbwn (monitor, argraffydd, ac ati) A ar gael i ddyn.

CU yn rheoli pob rhan o'r cyfrifiadur. O ef i'r ddyfais arall yn derbyn signalau-gorchmynion "beth i'w wneud", gan ei fod yn derbyn gwybodaeth am yr hyn y maent yn y cyflwr o ddyfeisiau eraill.

Yn y ddyfais reoli ganddo gofrestr arbennig o'r enw y "rhaglen cownter" SC. Ar ôl lwytho i lawr y data a rhaglenni er cof IC storio'r cyfeiriad ei dîm 1af. CU yn darllen cynnwys y gell cof cyfrifiadur y mae ei gyfeiriad yn y Deyrnas Unedig, ac yn ei osod yn y "archa gofrestr". Mae'r uned rheoli yn penderfynu y llawdriniaeth sy'n cyfateb i orchymyn penodol, a "nodiadau" data yn y cyfeiriadau a bennir ynddo er cof y cyfrifiadur. Nesaf, mae'r ALU neu galedwedd cyfrifiadurol symud ymlaen i weithredu, ac wedi hynny cynnwys SC ei newid i un, m. E. Pwyntio at y gorchymyn nesaf.

beirniadaeth

Anfanteision a phensaernïaeth Cyfoes Safbwyntiau von Neumann parhau i fod yn destun dadl. Mae'r ffaith bod peiriannau a grëwyd ar yr egwyddorion a gyflwynwyd gan ysgolhaig rhagorol hwn, nid yn berffaith, sylwyd amser maith yn ôl.

Felly, gall archwilio tocynnau mewn gwyddoniaeth gyfrifiadurol yn aml yn dod o hyd i'r cwestiwn "Beth yw nid yr egwyddor yn cyfateb i'r bensaernïaeth von Neumann a pha diffygion sydd ganddo."

Os bydd yr ateb i'r olaf ddylai o reidrwydd yn nodi:

• presenoldeb y bwlch semantig rhwng y rhaglenni iaith lefel uchel a system gorchymyn;
• ar y broblem o gysoni'r OP a lled band prosesydd;
• ar yr argyfwng feddalwedd sy'n dod i'r amlwg, a achosir gan y ffaith bod ei gostau chreu yn llawer is na'r gost y datblygiad caledwedd, ac nad ydych yn gallu cwblhau'r rhaglen prawf;
• diffyg rhagolygon o ran perfformiad, fel sydd eisoes wedi cyrraedd ei derfyn damcaniaethol.

O ran yr hyn nad egwyddor yn cyfateb i'r bensaernïaeth von Neumann, rydym yn sôn am drefnu nifer fawr o ffrydiau data cyfochrog a'r gorchmynion sy'n gynhenid mewn pensaernïaeth multiprocessor.

casgliad

Nawr eich bod yn gwybod pa egwyddor nad yw'n cyfateb i'r bensaernïaeth von Neumann. Mae'n amlwg nad yw gwyddoniaeth a thechnoleg yn sefyll o hyd, ac efallai cyn bo hir ym mhob tŷ yn fath cwbl newydd o gyfrifiaduron a fydd yn gyfrwng ddynoliaeth yn cyrraedd lefel newydd o ddatblygiad. Gyda llaw, yn paratoi ar gyfer y feddalwedd efelychydd arholiad i helpu "pensaernïaeth Von Neumann". adnoddau addysgol digidol o'r fath yn hwyluso cymathiad y deunydd ac yn rhoi cyfle i asesu eu gwybodaeth.