KomputerPangkalan data

Von Neumann seni bina: sejarah berlakunya jangka

Seni bina von Neumann, yang juga dikenali sebagai model von Neumann, atau seni bina Princeton, berdasarkan kaedah yang diterangkan pada tahun 1945, ahli matematik dan ahli fizik John von Neumann dalam laporan "Draf pertama" yang EDVAC komputer.

Seni bina litar

Laporan itu menggambarkan gambarajah senibina von Neumann komputer digital elektronik dengan bahagian-bahagian yang terdiri daripada unit pemprosesan, yang terdiri daripada:

  • unit logik aritmetik;
  • daftar pemproses;
  • unit kawalan yang terdiri daripada daftar arahan dan kaunter program;
  • memori untuk menyimpan data;
  • peranti storan luar;
  • input dan output mekanisme.

Maksud pembangunan terdiri dalam fakta bahawa mana-mana maklumat yang tersimpan maklumat komputer yang boleh digunakan oleh program ini, di mana operasi, data yang dipilih tidak boleh dimainkan pada masa yang sama, kerana mereka berkongsi bas biasa. Ia disebut dalam "draf pertama", yang menggambarkan saintis pemikiran tentang apa yang seni bina sepatutnya. Von Neumann dipanggil keadaan ini "kesesakan", yang sering menghadkan prestasi sistem.

Prinsip-prinsip seni bina von Neumann

komputer digital - komputer, menyimpan satu program yang terdiri daripada arahan program, membaca data, penulisan, dan juga termasuk ingatan capaian rawak (RAM). Prinsip Architecture oleh John von Neumann digariskan dalam karyanya "Projek pertama." Menurut beliau, komputer yang disimpan dalam memori program ini adalah satu peningkatan berbanding kawalan komputer, seperti ENIAC. Yang terakhir ini telah diprogramkan dengan menetapkan suis, dan memasukkan patch, menyebabkan laluan isyarat data dan kawalan antara pelbagai blok berfungsi. Dalam majoriti memori juga digunakan oleh komputer moden dengan cara ini. Oleh itu seni bina komputer von Neumann adalah berbeza, sebagai contoh, dari Harvard, supaya ia tidak menggunakan memori utama dan cache.

prasejarah

Komputer pertama diberi program tetap. Sesetengah komputer sangat mudah masih menggunakan reka bentuk ini atau bagi maksud kesederhanaan atau latihan. Sebagai contoh, kalkulator desktop juga komputer dengan program tetap. Ia boleh bekerja dengan asas-asas matematik, tetapi ia tidak boleh digunakan sebagai pemproses perkataan , atau konsol permainan. Menukar program mesin tetap memerlukan pendawaian semula, penyusunan semula atau penyusunan semula radas. Komputer terawal tidak begitu sempit, kerana mereka telah dibangunkan untuk kali pertama dan untuk tujuan saintifik. Reprogramming muncul lebih lewat dan ia adalah satu proses yang susah payah, kerana gambarajah blok dan wang kertas dan berakhir reka bentuk terperinci. Terutamanya sukar adalah proses pemodenan saluran pemulihan mesin fizikal. Ia mungkin mengambil masa pemasangan tiga minggu pada ENIAC dan cuba untuk membuat ia berfungsi.

Satu idea yang baru

Dengan komputer, menyimpan program dalam ingatan, segala-galanya berubah. Disimpan dalam ingatan, mereka adalah reka bentuk dengan satu set arahan. Ini bermakna bahawa mesin serta-merta boleh mendapatkan satu set arahan untuk menjalankan pengiraan.

Reka bentuk program itu berhubungan dengan kod sendiri mengubah suai. Salah satu tumbuhan yang pertama bagi apa-apa objek keperluan untuk algoritma untuk meningkatkan atau sebaliknya menukar alamat bahagian arahan. Dia telah diletakkan secara manual dalam reka bentuk awal. Ini menjadi kurang penting apabila daftar indeks dan tidak langsung menangani menjadi ciri-ciri yang sama yang dimiliki oleh seni bina komputer mesin John von Neumann. Kegunaan lain - untuk memasukkan data yang kerap digunakan dalam aliran arahan dengan penyelesaian segera. Tetapi kod sendiri mengubah suai sebahagian besarnya telah dikritik kerana ia biasanya sukar untuk memahami dan debug. Selain itu, beliau juga terbukti tidak berkesan dari segi skim pembiakan dan caching pemproses moden.

Oleh dan besar, keupayaan untuk merawat arahan seperti data - ini adalah apa yang membuat pemasang, penyusun, pemasang, Pemuat dan surat cara lain dengan objek mungkin pengaturcaraan automatik. Jadi untuk bercakap, untuk menulis program yang menulis program. Pada skala yang lebih kecil, berulang sengit input dan output operasi, seperti manipulasi BitBlt-image primitif atau piksel dan mercu shaders dalam 3D-grafik moden, telah didapati tidak berkesan untuk berjalan tanpa peralatan pengguna.

Pembangunan konsep yang disimpan dalam memori program

Ahli matematik Alan Turing, yang mempunyai kepentingan dalam masalah logik matematik selepas kuliah Max Newman di Universiti Cambridge, menulis satu artikel pada tahun 1936, ia telah diterbitkan dalam edisi Mathematical Society London. Di dalamnya, beliau menyifatkan mesin andaian, yang dipanggil "mesin pengkomputeran universal", dan yang kini dikenali sebagai mesin Turing universal. Dia mempunyai simpanan yang besar ini (dalam istilah moden - memori), yang mengandungi kedua-dua arahan dan data, yang telah dicipta dan seni bina. Von Neumann menjadi berkenalan dengan Turing pada satu masa apabila dia adalah seorang profesor pelawat di Cambridge pada tahun 1935, dan dalam perjalanan mempertahankan disertasi kedoktoran di Institut Turing Kajian Lanjutan di Princeton (New Jersey) dalam 1936-1937.

Bebas Ji Presper Eckert dan Dzhon Mochli, yang membangunkan ENIAC Pusat Pengajian Kejuruteraan Elektrik di Universiti Pennsylvania, menulis tentang konsep mesin, yang menyimpan program dalam memori pada bulan Disember 1943. Apabila merancang mesin baru, EDVAC, Eckert menulis dalam Januari 1944 bahawa ia akan menyimpan data dan program dalam ingatan boleh alamat peranti baru menggunakan kelewatan logam merkuri. Ia adalah kali pertama pembinaan mesin amalan yang menyimpan program dalam memori telah dicadangkan. Pada masa yang sama, beliau dan Mauchly tidak menyedari kerja-kerja Turing (gambar di bawah).

seni bina komputer: Von Neumann prinsip

Von Neumann terlibat dalam "Manhattan Project" di National Laboratory di Los Alamos, yang memerlukan sejumlah besar pengiraan. Ia menarik beliau untuk projek itu pada musim panas tahun 1944 ENIAC. Di sana, beliau menyertai perbincangan mengenai komputer pembangunan EDVAC. Dalam kumpulan ini, beliau menulis kertas kerja bertajuk "Draf laporan pertama pada EDVAC», berdasarkan kerja-kerja Eckert dan Mauchly. Ia belum selesai apabila rakannya Goldstein diedarkan projek dengan von Neumann (dengan cara itu, Eckert dan Mauchly dikejutkan berita ini). Dokumen ini telah dibaca oleh berpuluh-puluh rakan-rakan von Neumann di Amerika dan Eropah dan mempunyai kesan yang mendalam pada peringkat seterusnya pembangunan komputer.

Prinsip-prinsip asas senibina von Neumann, seperti yang dinyatakan dalam "draf pertama," mendapat populariti yang luas, manakala Turing dilindungi laporannya mengenai kalkulator elektronik, yang telah diterangkan secara terperinci dalam bidang kejuruteraan dan pengaturcaraan. Telah dinyatakan dan pembentangan kereta pengarang, yang dipanggil Computing Engine automatik (ACE). Beliau menyampaikan kepada jawatankuasa eksekutif National Laboratory Physical British pada tahun 1946. Selepas beberapa ketika walaupun kejayaan pelaksanaan pelbagai reka bentuk ACE telah dihasilkan.

memulakan projek

Dan projek von Neumann dan Turing dokumen menerangkan komputer menyimpan dalam memori program tertentu, tetapi artikel Von Neumann dicapai peredaran yang lebih besar dalam masyarakat, dan seni bina komputer dikenali sebagai seni bina John von Neumann.

Pada tahun 1945, Profesor Neumann, yang kemudian bekerja di sekolah kejuruteraan di Philadelphia, di mana beliau pertama ENIAC dibina, yang dikeluarkan bagi pihak rakan-rakannya melaporkan kepada reka bentuk logik komputer digital. Laporan ini memberi cadangan yang agak terperinci bagi pembinaan mesin, yang telah menjadi dikenali sebagai EDVAC. Dia hanya baru-baru ini telah ditubuhkan di Amerika, tetapi laporan yang telah memberi inspirasi kepada penciptaan von Neumann EDSAC.

Maniacs dan Joniacs

Pada tahun 1947, Burks, Goldstein dan von Neumann diterbitkan satu lagi laporan yang meliputi pembinaan satu lagi jenis kereta (masa selari ini), yang sepatutnya menjadi sangat pantas, mampu, mungkin, untuk membawa sehingga 20,000 operasi sesaat. Mereka berpendapat bahawa masalah ini tidak dapat diselesaikan dalam pembinaan ia adalah pembangunan memori yang sesuai, semua kandungan yang mesti segera sedia. Pertama, mereka dicadangkan untuk menggunakan tiub vakum khas, yang dipanggil Selectron, yang dicipta di makmal Princeton. tiub tersebut adalah mahal, dan membuat mereka sangat sukar, terutamanya jika anda menggunakan seni bina ini. Von Neumann kemudiannya memutuskan untuk membina sebuah kereta berdasarkan memori Williams. mesin ini, yang telah disiapkan pada Jun 1952 di Princeton, telah menjadi MANIAC terkenal (atau hanya Maniacs). reka bentuk yang diilhamkan oleh pencipta pada pembinaan setengah dozen atau peranti yang sama, yang kini sedang dibina di Amerika dan dipanggil Johniacs komik.

prinsip penciptaan

Salah satu daripada kebanyakan komputer digital moden, yang merangkumi pembangunan dan peningkatan dalam teknik pengiraan elektronik automatik telah ditunjukkan di Makmal Fizikal Negara di Teddington, di mana ia telah direka dan dibina oleh sekumpulan kecil ahli matematik, jurutera dan jurutera penyelidikan, dengan bantuan beberapa jurutera pengeluaran dari English Electric Company Ltd. peralatan yang masih di dalam makmal, tetapi hanya sebagai prototaip loji yang lebih besar, yang dikenali sebagai Pengkomputeran Engine automatik. Tetapi, walaupun berat badan yang agak kecil dan kandungan hanya 800 injap ion haba, ia adalah sebuah mesin kiraan sangat cepat dan serba boleh.

konsep asas dan prinsip-prinsip abstrak banyak menggunakan mesin telah dirumuskan oleh Dr. Turing atas dasar London Mathematical Society yang sama pada tahun 1936, tetapi bekerja pada mesin itu di UK telah ditangguhkan oleh perang. Pada tahun 1945, pemeriksaan masalah mewujudkan peranti sedemikian terus di Makmal Fizikal Negara Dr. Vormsli, Penguasa Jabatan Makmal Matematik. Beliau menyertai Turing dan pasukan kecil itu pakar, dan perancangan awal 1947 adalah cukup maju untuk mewajarkan penubuhan kumpulan khas.

Komputer pertama pada senibina von Neumann

Projek pertama menerangkan satu skim yang telah digunakan oleh banyak universiti dan syarikat-syarikat untuk membina komputer mereka sendiri. Antaranya, hanya ILLIAC ORDVAC dan mempunyai set arahan serasi.

Klasik senibina von Neumann telah termaktub dalam Manchester mesin eksperimen kecil (SSEM), digelar Baby di Universiti Manchester, yang membuat Kejayaan pelancaran pertamanya peranti yang memegang memori program ini, 21 Jun 1948.

EDSAC University of Cambridge, komputer elektronik praktikal yang pertama seumpamanya ini, telah dilancarkan dengan jayanya kali pertama pada bulan Mei 1949.

Pembangunan model yang diwujudkan

IBM SSEC mempunyai peluang untuk mempertimbangkan arahan seperti data dan ditunjukkan kepada umum 27 Januari 1948. keupayaan ini disahkan di Amerika Syarikat Pat. Walau bagaimanapun, ia adalah mesin sebahagiannya elektromekanik, bukannya elektronik sepenuhnya. Dalam amalan, arahan telah dibaca dari pita kertas kerana memori yang terhad.

Bayi merupakan komputer elektronik sepenuhnya yang pertama untuk menjalankan program-program yang disimpan. Ia program faktor berlari untuk 52 minit, 21 Jun 1948 selepas bermula dan pengiraan yang mudah membahagikan pengiraan yang menunjukkan bahawa kedua-dua nombor adalah gandaan.

ENIAC telah diubahsuai untuk bekerja sebagai komputer primitif untuk baca sahaja, tetapi pada seni bina yang sama, dan telah ditunjukkan pada 16 September, 1948, dan pelancaran program Adele Goldstein dianjurkan dengan bantuan von Neumann.

BINAC menghabiskan beberapa program ujian pada bulan Februari, Mac dan April 1949, walaupun ia tidak selesai sehingga September 1949. Di samping itu, ujian telah dijalankan (beberapa berjaya) komputer elektronik yang lain, yang merupakan ciri seni bina. Von Neumann, dengan cara itu, dan terus bekerja pada projek "Manhattan". Itulah seorang lelaki serba boleh.

Evolusi seni bina sistem bas

Melalui dekad, sudah dalam 60-an dan 70-an, komputer secara umum telah menjadi lebih kecil dan lebih cepat, menyebabkan satu evolusi yang telah melalui seni bina komputer von Neumann. Sebagai contoh, paparan memori input dan output yang membolehkan masing-masing peranti, data, dan arahan mengenai cara untuk mengintegrasikan ke dalam sistem yang akan diproses, kekal dalam ingatan. Sistem bas boleh digunakan untuk menyediakan satu sistem modular dengan lebih kecil. Ini kadang-kadang dikenali sebagai "rasionalisasi" seni bina. Dalam dekad berikutnya, kadang-kadang pengawal mikro mudah tidak menggunakan beberapa ciri-ciri model biasa dalam usaha untuk mengurangkan kos dan saiz. Tetapi komputer besar mengikuti seni bina yang ditubuhkan, kerana mereka telah menambah ciri-ciri untuk meningkatkan prestasi.

Similar articles

 

 

 

 

Trending Now

 

 

 

 

Newest

Copyright © 2018 ms.atomiyme.com. Theme powered by WordPress.