Kini ilana ti ile-iṣẹ von Neumann? Bawo ni ẹrọ Ne Nehann ṣe n ṣiṣẹ?

Loni o nira lati gbagbọ, ṣugbọn awọn kọmputa, laisi eyi ti ọpọlọpọ ko le ronu aye wọn mọ, han nikan ni ọdun 70 sẹhin. Ọkan ninu awọn ti o ṣe idaniloju ipinnu si ẹda wọn ni onimọ ijinlẹ Amerika ti John von Neumann. O dabaa awọn ilana ti ọpọlọpọ awọn kọmputa nṣiṣẹ lọwọlọwọ loni. Wo bi okun von Neumann ṣe ṣiṣẹ.

Iwe akọsilẹ akọsilẹ ti kukuru

Janos Neiman ni a bi ni ọdun 1930 ni Budapest, ni idile Juu kan ọlọrọ, ti o ṣe atẹle nigbamii lati gba akọle ọlọla. O wa ni iyatọ lati igba ewe pẹlu awọn ipa agbara to ni gbogbo awọn aaye. Ni ọjọ ori ọdun 23, Neiman ti ṣe idaabobo iwe-ẹkọ Ph.D. ni ẹkọ imọ-ẹrọ ati kemistri. Ni ọdun 1930, a pe ọdọmọmọmọmọ ọdọ kan lati ṣiṣẹ ni US, ni University Princeton. Ni nigbakannaa, Neiman di ọkan ninu awọn abáni akọkọ ti Institute for Studies Advanced, nibi ti o ti ṣiṣẹ bi olukọ titi di opin igbesi aye rẹ. Awọn ijinle sayensi Neumann jẹ ohun sanlalu. Ni pato, o jẹ ọkan ninu awọn ẹlẹda ti awọn mathematiki ti awọn iṣedede titobi ati awọn ero ti automulator cellular.

Ipese si Awọn alaye imọran

Ṣaaju ki a ri jade ohun ti opo ko ni pade awọn Von Neumann faaji, o yoo jẹ awon lati ni imọ nipa bi awọn sayensi wá si awọn agutan ti ṣiṣẹda a igbalode kọmputa iru.

Gẹgẹbi ogbon ni aaye ti awọn mathematiki ti awọn explosions ati awọn iwariri didi, ni ibẹrẹ 1940 von von Neumann jẹ olùmọsí olùmọ sayensi kan ninu ọkan ninu awọn ile-ẹkọ ti Ile-iṣẹ Ammunia Amẹrika. Ni Igba Irẹdanu Ewe ti 1943, o wa ni Los Alamos lati kopa ninu idagbasoke Manhattan Project ni imọran ti ara ẹni ti olori rẹ, Robert Oppenheimer. Ṣaaju rẹ ni iṣẹ-ṣiṣe ti ṣe iṣiro agbara ti awọn titẹ sii implosion ti idiyele bombu atokun si ibi pataki. Lati yanju o, o ṣe pataki fun iṣiro pataki, eyi ti a ti ṣe ni akọkọ lori awọn oṣiro-ọwọ, ati lẹhinna lori awọn tabula ẹrọ ti IBM, lilo awọn punch awọn kaadi.

Von Neumann di acquainted pẹlu awọn alaye lori awọn ilọsiwaju ti awọn ẹda ti elekitiro-darí ati ni kikun itanna awọn kọmputa. Laipẹ, o ni ipa ninu idagbasoke awọn kọmputa EDVAC ati ENIAC, nitori eyi ti o bẹrẹ si kọ iṣẹ naa "Iroyin akọsilẹ akọkọ lori EDVAC", eyiti o ku ti ko pari, ninu eyi ti o fi gbekalẹ si agbegbe awujọ ijinlẹ titun ti ohun ti igbọnwọ kọmputa yẹ ki o wa.

Awọn Ilana ti Von Neumann

Awọn alaye nipa imọran gẹgẹbi imọ imọ nipasẹ ọdun 1945 wa ni ibudo, bi gbogbo awọn kọmputa ti a fipamọ sinu iranti awọn ilana ti a ṣe iranti ni nọmba 10, ati awọn eto fun ṣiṣe awọn iṣẹ ni a ṣeto nipasẹ fifi awọn olutẹ lori awọn panṣii pa.

Eyi fi opin si agbara awọn kọmputa. Aṣikiri gidi kan di awọn ilana ti von Neumann. Ni kukuru, wọn le fi han ni gbolohun kan: iyipada si eto nọmba alakomeji ati ilana ti eto ti o fipamọ.

Onínọmbà

Jẹ ki a ronu, lori awọn agbekale ti o ṣe agbekalẹ iṣiro ti von Neumann ẹrọ, ni alaye diẹ sii:

1. Ilọsiwaju si eto alakomeji lati eleemewaa

Ilana yii ti Neumann architecture n gba wa laaye lati lo kuku awọn ẹrọ ti o rọrun.

2. Iṣakoso iṣakoso ti kọmputa kọmputa

Awọn iṣẹ ti kọmputa naa ni akoso nipasẹ awọn ilana ti a ti pa lẹyọkan lẹhin ọkan. Idagbasoke awọn ero akọkọ pẹlu eto ti a fipamọ sinu iranti fi ipilẹ fun eto siseto oni.

3. Awọn data ati awọn eto inu iranti kọmputa wa ni pamọ papọ

Ni idi eyi, mejeeji awọn data ati eto eto naa ni ọna kanna ti kikọ ninu eto alakomeji, nitorina ni awọn ipo kan, o ṣee ṣe lati ṣe awọn iṣẹ kanna gẹgẹbi loke lori data.

Awọn abajade

Ni afikun, awọn itumọ ti ẹrọ Fonnemann ni awọn ẹya wọnyi:

1. Awọn ẹyin iranti ni awọn adirẹsi ti a ti ka lẹkọọkan

O ṣeun si ohun elo ti opo yii, o jẹ ṣeeṣe lati lo awọn oniyipada ninu siseto. Ni pato, ni igbakugba o le tọka si ipo iranti kanna ni adiresi rẹ.

2. Awọn idiyele ti ipo gbigbe ni akoko ipaniyan eto

Gẹgẹbi a ti sọ tẹlẹ, awọn ofin ti o wa ninu awọn eto gbọdọ wa ni paṣẹ lẹsẹkẹsẹ. Sibẹsibẹ, o ṣee ṣe lati ṣe iyipada si eyikeyi agbegbe ti koodu.

Bawo ni ẹrọ Neumann ṣe ṣiṣẹ

Yi mathematiki awoṣe oriširiši ibi ipamọ (iranti) , ohun isiro kannaa kuro (ALU), Iṣakoso, ati input ki o si wu ẹrọ. Gbogbo awọn itọnisọna eto ni a kọ sinu awọn sẹẹli iranti ti o wa ni adugbo, ati awọn data fun sisẹ wọn wa ni awọn ọna aifọwọyi.

Ẹgbẹ kọọkan gbọdọ ni:

• Sọ iru isẹ ti o yẹ ki o ṣe;
• Awọn adirẹsi ti awọn iranti ẹyin ninu eyiti o ti tọju data ti o ṣafihan nipasẹ iṣakoso ti o wa;
• Awọn adirẹsi ti awọn sẹẹli si eyi ti o yẹ ki o kọ esi naa.

Awọn iṣẹ ti a fihan nipasẹ awọn aṣẹ lori data akọkọ ti a ṣe nipasẹ ALU, ati awọn esi ti a kọ sinu awọn iranti iranti, ie, ti a fipamọ sinu apẹrẹ kan ti o rọrun fun eroja ti o tẹle, tabi ti a firanṣẹ si ẹrọ ẹrọ (atẹle, tẹwewe, ati bẹbẹ lọ) ati wa si eniyan.

CU n ṣakoso gbogbo awọn ẹya ara kọmputa naa. Lati ọdọ rẹ si awọn ẹrọ miiran gba awọn ibere-ifihan "kini lati ṣe", ati lati awọn ẹrọ miiran ti o gba alaye nipa ipo ti wọn wa.

Ẹrọ iṣakoso naa ni aami-iṣowo pataki ti a npe ni "aṣẹ aṣẹ" ti SC. Lẹhin ti n ṣakoso awọn alaye orisun ati eto naa sinu iranti, SC naa kọ adirẹsi ti aṣẹ akọkọ rẹ. UC ka awọn akoonu ti sẹẹli naa lati iranti kọmputa naa, ti adirẹsi rẹ wa ni SC, ti o si gbe i ni "Atilẹyin Forukọsilẹ". Ẹrọ iṣakoso ṣatunṣe isẹ ti o baamu si aṣẹ kan, ati "aami" ni iranti kọmputa naa data ti awọn adirẹsi wa ni itọkasi ninu rẹ. Next, awọn ALU tabi hardware kọmputa tẹsiwaju si isẹ, lẹhin eyi ni awọn akoonu ti ti SC ti wa ni yipada si ọkan, m. E. ntokasi si awọn tókàn pipaṣẹ.

Idiwọ

Awọn aṣiṣe ati awọn ojulowo igbalode ti von Neumann gigun si tẹsiwaju lati jẹ koko ti awọn ijiroro. Ni otitọ pe awọn ero ti a ṣẹda lori awọn agbekalẹ ti o ni ilọsiwaju sayensi yii ti ko ni pipe ni a ṣe akiyesi ni igba pipẹ.

Nitorina, ninu awọn tiketi ijadii lori imọ-ẹrọ kọmputa kan le rii igbagbogbo "ìbéèrè wo ni ile-iṣẹ von Neumann ko ni ibamu si ati ohun ti o ṣe pataki."

Nigbati o ba dahun apa keji rẹ, o jẹ dandan lati fihan:

• Fun ijade iyasọtọ asọtọ laarin awọn eto eto siseto-ipele ati eto aṣẹ;
• Lori iṣoro ti ibaamu OP ati bandwidth ti isise naa;
• Lori idaamu software ti nṣiṣe, ti o daju pe iye owo ti ẹda rẹ kere ju iye owo igbadun ti idari lọ, ati pe ko si idaniloju idaniloju eto naa;
• Aini awọn asesewa ni ọna iyara, niwon ipinnu ijinlẹ rẹ ti tẹlẹ ti de.

Ni ibamu si iru eto wo ko ni ibamu si ile-iṣẹ von Neumann, lẹhinna a n sọrọ nipa sisọpọ irufẹ ti nọmba nla ti awọn ṣiṣan data ati awọn itọnisọna atẹle ni iṣoogun multiprocessor.

Ipari

Bayi o mọ ohun ti von Neumann gita ko ni ibamu si. O han ni, imọ-ẹrọ ati imọ-ẹrọ ko duro duro, ati, boya laipe, awọn kọmputa ti irufẹ tuntun titun yoo han ni ile kọọkan, ti o ṣeun si eyi ti eda eniyan yoo de ipele titun ti idagbasoke rẹ. Nipa ọna, mura fun idanwo yoo ran eto ẹkọ "Architecture von Neumann". Awọn eto ẹkọ ẹkọ oni-nọmba oni-nọmba yii n ṣatunkọ ẹkọ awọn ohun elo naa ati pese anfani lati ṣe akojopo imọ rẹ.