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Quale principio non corrisponde all'architettura von Neumann? Come funziona la macchina di Von Neumann?

Oggi è difficile da credere, ma i computer, senza la quale molti non possono più immaginare la mia vita, c'erano solo circa 70 anni fa. Uno di quelli che ha dato un contributo decisivo alla loro istituzione, è stato uno scienziato americano Dzhon Fon Neyman. Egli ha suggerito che i principi su cui la maggior parte dei computer e lavora a questo giorno. Considerare come la macchina di von Neumann.

informazioni biografiche Brief

Yanosh Neyman è nato nel 1930 a Budapest, in una ricca famiglia ebraica che è stato in grado di ricevere successivamente un titolo di nobiltà. Fin dall'infanzia si distinse per capacità eccezionali in tutte le aree. A 23 anni, Neumann ha difeso la sua tesi di dottorato nel campo della fisica sperimentale e chimica. Nel 1930, il giovane scienziato fu invitato a lavorare negli Stati Uniti, Princeton University. Allo stesso tempo, Neumann è stato uno dei primi membri del Institute for Advanced Study, dove ha lavorato come professore fino alla sua morte. Neumann interessi scientifici erano molto ampia. In particolare, è uno dei fondatori della meccanica quantistica e concetto matapparata di automi cellulari.

Contributo al Computer Science

Prima di scoprire quale principio non soddisfa l' architettura di Von Neumann, sarà interessante per capire come lo scienziato è venuto a l'idea di creare un moderno tipo di computer.

Essendo un esperto nel campo delle esplosioni matematica e onde d'urto nei primi anni 1940, von Neumann è stato consulente scientifico presso uno dei laboratori di Office munizioni dell'esercito degli Stati Uniti. Nell'autunno del 1943, è arrivato a Los Alamos a partecipare allo sviluppo del progetto di Manhettenskogo su invito personale del suo leader Roberta Oppengeymera. task force per calcolare la compressione implosivo della carica bomba atomica fino a una massa critica è stato messo di fronte a lui. Per risolvere richiedeva grande computing, che inizialmente sottoposti i calcolatori portatili, e successivamente tabulatori meccanici IBM, utilizzando schede perforate.

Von Neumann conobbe le informazioni sullo stato di avanzamento della creazione di computer elettromeccanici e completamente elettronici. Presto, è stato attratto allo sviluppo di computer EDVAC e ENIAC, ottiene così il lavoro ha iniziato a scrivere "La prima bozza del rapporto sulla EDVAC», rimasta incompiuta, in cui ha presentato alla comunità scientifica un'idea completamente nuova, quello che dovrebbe essere l'architettura del computer.

I principi di von Neumann

L'informatica nel 1945 è venuto a un punto morto, come tutti i computer sono memorizzati nella sua memoria il numero di elaborati nel 10 ° modulo, un programma per le operazioni dello spettacolo sono stati fissati impostando in un jumper patch panel.

Questo limita notevolmente la potenza dei computer. La vera svolta è stato il principio di von Neumann. Brevemente possono essere espressi in una frase: il passaggio al sistema numerico binario e il principio di un programma memorizzato.

analisi delle

Prendere in considerazione i principi su cui si basa la struttura della macchina di von Neumann classica, più in dettaglio:

1. Andare al sistema binario del decimale

Questo principio architettura Neumann permette l'uso di relativamente semplice dispositivo logico.

2. Gestione del software della macchina di calcolo elettronico

Funzionamento computer viene controllato da un insieme di comandi che vengono eseguiti uno dopo l'altro. Sviluppo della prima macchina con un programma memorizzato nella memoria, ha segnato l'inizio della programmazione moderna.

3. I dati ed i programmi sono memorizzati nella memoria del computer insieme

In questo caso, sia i dati e istruzioni dei programmi hanno lo stesso modo di scrivere nel sistema binario, quindi in certe situazioni sopra loro è possibile eseguire le stesse azioni come i dati.

indagine

Inoltre, l'architettura della macchina Fonneymanovskoy ha le seguenti caratteristiche:

1. Le locazioni di memoria hanno indirizzi che sono numerati consecutivamente

Attraverso l'uso di questo principio, è stato possibile utilizzare le variabili in programmazione. In particolare, in qualsiasi momento, è possibile fare riferimento ad una particolare locazione di memoria dal suo indirizzo.

2. La possibilità di un salto condizionato nel programma

Come già accennato, i comandi programmi devono eseguire sequenzialmente. Tuttavia, ha fornito la possibilità di effettuare la transizione a qualsiasi parte del codice.

Come funziona la macchina di von Neumann

Questo modello matematico consiste di memorizzazione (memoria) , un'unità logica aritmetica (ALU), il controllo, e dispositivi di input e di output. Tutte le istruzioni del programma sono scritti nelle celle di memoria situato nel quartiere, ei dati per la loro elaborazione – in posizioni arbitrarie.

Ogni squadra deve essere composto da:

  • indicando quale operazione da eseguire;
  • indirizzi di cella di memoria in cui sono memorizzati i dati originali, detta operazione interessata;
  • indirizzi di cella in cui scrivere il risultato.

Questi comandi operazioni specifiche su dati di ingresso ALU eseguiti ed i risultati sono scritti nelle celle di memoria, cioè. E. memorizzati in una forma adatta per la successiva macchina di lavorazione, o trasmessa al dispositivo di output (monitor, stampante, ecc) e reso disponibile per l'uomo.

CU controlla tutte le parti del computer. Da lui per l'altro dispositivo riceve segnali-comandi "cosa fare", quando riceve informazioni su ciò che sono nella condizione di altri dispositivi.

Nel dispositivo di controllo ha un registro speciale chiamato il "contatore di programma" SC. Dopo aver scaricato i dati ei programmi in memoria IC memorizza l'indirizzo della sua prima squadra. CU legge il contenuto della cella di memoria del computer il cui indirizzo è nel Regno Unito, e l'inserisce nella "registro di comando" del. L'unità di controllo determina il funzionamento corrispondente ad un comando specifico, e "note" dati di indirizzi specificati in esso nella memoria del computer. Successivamente, l'alluminio o l'hardware del computer procedere al funzionamento, dopo di che il contenuto della SC viene cambiata a uno, m. E. Indicando il comando successivo.

critica

Svantaggi e Architettura contemporanea prospettive von Neumann continua ad essere oggetto di dibattito. Il fatto che le macchine create sui principi proposti da questo straordinario studioso, non perfetto, si è notato molto tempo fa.

Pertanto, l'esame dei biglietti in informatica può trovare spesso la domanda: "Qual è il principio non corrisponde alla architettura di von Neumann e quali difetti che ha."

Se la risposta a quest'ultima deve necessariamente specificare:

  • la presenza del gap semantico tra la programmazione linguaggio di alto livello e comando;
  • il problema di conciliare OP e larghezza di banda del processore;
  • sulla crisi del software emergente, causata dal fatto che i suoi costi di creazione sono molto più bassi rispetto al costo dello sviluppo hardware, e non è possibile completare il programma di prova;
  • mancanza di prospettive in termini di prestazioni, come si è già raggiunto il suo limite teorico.

Come quale principio non corrisponde alla architettura di von Neumann, parliamo l'organizzazione di un gran numero di flussi di dati paralleli i comandi inerenti architettura multiprocessore e.

conclusione

Ora sapete cosa principio non corrisponde alla architettura di von Neumann. E 'ovvio che la scienza e la tecnologia non è ancora in piedi, e forse presto in ogni casa sarà un nuovo tipo di computer attraverso il quale l'umanità raggiungerà un nuovo livello di sviluppo. Tra l'altro, la preparazione per il software simulatore di esame per aiutare "l'architettura di von Neumann". Tali risorse didattiche digitali facilitano l'assimilazione della materia e di fornire l'opportunità di valutare le proprie conoscenze.