Arsitektur von Neumann: sajarah kedadeyan saka tembung

Arsitèktur saka von Neumann, uga dikenal minangka model von Neumann, utawa arsitektur Princeton, adhedhasar cara diterangake ing 1945, matématikawan lan fisikawan John von Neumann ing laporan "Pisanan konsep" saka EDVAC komputer.

Arsitèktur sirkuit

Laporan punika nggambaraken von Neumann diagram arsitektur komputer digital elektronik karo bagean dumadi saka Unit Processing, cacahe:

• unit logika aritmetika;
• ndhaftar saka prosesor;
• unit kontrol cacahe instruction REGISTER lan program counter;
• memori kanggo nyimpen data;
• piranti panyimpenan external;
• input lan output mekanisme.

Tegesipun pembangunan isinipun ing kasunyatan sing sembarang informasi sing disimpen ing informasi komputer bisa digunakake dening program, kang operasi, data milih ora bisa diputer ing wektu sing padha, amarga padha nuduhake bis umum. Iku kasebut ing "kawitan konsep", kang nggambaraké ilmuwan pamikiran babagan apa arsitektur arep. Von Neumann disebut kahanan iki "purwakanthi", kang asring watesan kinerja sistem.

Prinsip arsitektur von Neumann

Digital komputer - komputer, nyimpen program kang nyakup instruksi program, data maca, nulis, lan uga kalebu acak memori akses (RAM). Principles of Arsitektur dening John von Neumann mbatesi ing karya kang "Ing project pisanan." Miturut wong, komputer disimpen ing memori program padha dandan liwat kontrol komputer, kayata ENIAC. Sing terakhir iki diprogram kanthi nyetel ngalih, lan nglebokake tembelan, asil ing nuntun data lan kontrol sinyal antarane macem-macem pamblokiran fungsi. Ing akèh-akèhé saka memori uga digunakake dening komputer modern ing cara iki. Mangkono arsitektur komputer von Neumann beda, contone, saka Harvard, supaya ora nganggo memori utama lan cache.

prasejarah

Komputer pisanan padha diwenehi program tetep. Sawetara komputer banget prasaja isih nggunakake desain iki utawa kanggo gamblang utawa training tujuan. Contone, kalkulator desktop uga komputer karo program tetep. Iku bisa karo kerja matématika, nanging ora bisa digunakake minangka prosesor tembung , utawa console game. Ganti program mesin tetep mbutuhake rewiring, di toto maneh utawa reorganisasi apparatus ing. Komputer wiwitan ora mangkono panah, minangka padha wis dikembangaké kanggo pisanan lan kanggo tujuan ngelmu. Reprogramming muncul akeh mengko lan iku proses laborious, wiwit diagram pemblokiran lan dhuwit kertas lan pungkasan designs rinci. Utamané angel ana proses kasungsun saka saluran Recovery mesin fisik. Perlu instalasi telung minggu ing ENIAC lan nyoba kanggo nggawe bisa.

A idea anyar

Kanthi komputer, nyimpen program ing memori, kabeh diganti. Disimpen ing memori, lagi desain karo pesawat saka pandhuan. Iki tegese mesin bisa langsung njaluk pesawat saka pandhuan kanggo nindakake etung-etungan.

Desain program kuwi hubungane kanggo kode poto-ngowahi. Siji tetanduran pisanan kanggo obyek kuwi ana perlu kanggo algoritma kanggo nambah utawa digunakake ngganti part alamat saka swara. Piet banjur didokok manual ing wiwitanipun. Iki dadi kurang penting nalika indeks ndhaftar lan langsung ngarahake dadi ciri umum duweni dening arsitektur komputer saka mesin John von Neumann. Panggunaan sanès - masang data kerep digunakake ing stream saka swara karo solusi langsung. Nanging kode poto-ngowahi menyang ombone gedhe wis ngritik amarga iku biasane angel mangertos lan debug. Kajaba iku, dheweke uga mbuktekaken dadi ora èfèktif ing syarat-syarat Reproduksi lan caching rencana pemroses modern.

Miturut lan gedhe, kemampuan kanggo nambani instruksi minangka data - iki apa ndadekake ngrakit, kompiler, ngrakit, loader lan instrumen liyane karo obyek bisa program otomatis. Supaya nganggo, kanggo nulis program sing nulis program. Ing ukuran cilik, ambalan kuat input lan output operasi, kayata manipulations BitBlt-gambar primitif utawa piksel lan pucuk shaders ing 3D-grafis modern, wis ketemu dadi ora èfèktif kanggo mbukak tanpa peralatan user.

Perkembangan sabanjuré, konsep sing disimpen ing memori program

Mathematician Alan Turing, sing wis kapentingan ing masalah logika matématika sawise ceramah Max Newman kang ing Cambridge University, nulis artikel ing 1936, dipunterbitaken ing edition saka London Mathematical Society. Ing, iku diterangake mesin hipotesis, kang disebut "mesin komputasi universal", lan kang saiki dikenal minangka mesin Turing universal. Dheweke wis panyimpenan tanpa wates (ing istilah modern - memori), kang sing loro instruksi lan data, kang digawe lan arsitektur. Von Neumann dadi kenalan karo Turing ing wektu nalika iku ana profesor tamu ing Cambridge ing taun 1935, lan ing dalan saka mbelo disertasiné ing Turing Institute for Advanced Study ing Princeton (New Jersey) ing 1936-1937.

Independen Ji Presper Eckert lan Dzhon Mochli, sing dikembangaké ENIAC Sekolah Teknik Listrik ing Universitas Pennsylvania, wrote bab konsep saka mesin, sing nyimpen program ing memori ing Desember 1943. Nalika planning mesin anyar, ing EDVAC, Eckert wrote ing Januari 1944 sing bakal nyimpen data lan program ing piranti memori addressable anyar nggunakake wektu tundha metallic Mercury. Iku pisanan ing construction saka mesin laku sing nyimpen program ing memori wis ngajokaken. Ing wektu sing padha, kang lan Mauchly padha ora weruh saka karya Turing (digambarke ngisor).

arsitektur komputer: asas Von Neumann

Von Neumann iki melu ing "Proyek Manhattan" ing Laboratory National in Los Alamos, kang dibutuhake jumlah ageng etungan. Iku kesengsem marang ing project ing mangsa panas 1944 ENIAC. Ana kang nggabung ing diskusi ing komputer pembangunan EDVAC. Ing grup iki, piyambakipun nyerat kertas judhulé "A konsep laporan pisanan ing EDVAC», adhedhasar karya Eckert lan Mauchly. Iku durung rampung nalika kancané Goldstein mbagekke project karo von Neumann (dening cara, Eckert lan Mauchly padha stunned warta iki). document iki wis maca puluhan kolega von Neumann ing Amerika lan Eropah lan wis impact penting ing tahap sabanjure pembangunan komputer.

Ing prinsip dhasar saka arsitektur von Neumann, minangka Nyetel metu ing "kawitan konsep," gained popularitas sudhut, nalika Turing dijamin laporan dheweke ing kalkulator elektronik, ingkang dipungambaraken ing rinci ing engineering lan program. Wis nyatakake lan presentation saka mobil penulis, kang disebut otomatis Computing Engine (ACE). Panjenenganipun presented menyang panitia eksekutif saka Laboratory Fisik National Inggris ing taun 1946. Sawise nalika malah implementasine kasil saka macem-macem designs ACE padha diprodhuksi.

Mulai proyèk

Lan proyèk dokumen von Neumann lan Turing nggambaraké komputer nyimpen ing memori program khusus, nanging artikel Von Neumann ngrambah circulation luwih ing masyarakat, lan arsitektur komputer misuwur minangka arsitektur John von Neumann.

Ing taun 1945, Profesor Neumann, sing banjur makarya ing sekolah teknik ing Philadelphia, kono pisanan ENIAC dibangun, ditanggepi atas jenenge kolega laporan ing desain logis komputer digital. Laporan menehi proposal nyedhaki rinci kanggo pambangunan mesin, kang wis wiwit dadi dikenal minangka EDVAC. Dheweke wis mung mentas madeg ing Amerika, nanging laporan wis inspirasi nitahaken saka von Neumann EDSAC.

Maniacs lan Joniacs

Ing taun 1947, Burks, Goldstein lan von Neumann diterbitake laporan liyane kang dijamin pambangunan jinis mobil (wektu iki podo), kang mestine dadi arang banget cepet, saged, mbok menawa, kanggo nindakake nganti 20,000 operasi per detik. Padha nyatet yen masalah unresolved ing construction saka iku pangembangan memori cocok, kabeh isi kang kudu langsung kasedhiya. Kawitan, padha ngajokaken kanggo nggunakake tabung vakum khusus, disebut Selectron, kang nemokke ing laboratorium Princeton. tabung kuwi larang, lan nggawe wong angel banget, utamané yen sampeyan nggunakake arsitektur iki. Von Neumann salajengipun mutusaké kanggo mbangun mobil adhedhasar memori Williams kang. mesin iki, kang rampung ing Juni 1952 ing Princeton, wis dadi maniac dikenal (utawa mung Maniacs). Sawijining rancangan iki inspirasi dening kreator ing construction saka setengah rolas utawa piranti liyane padha, kang saiki kang dibangun ing Amerika lan disebut Johniacs komik.

prinsip nggawe

Salah siji sing paling komputer digital modern, embodying pembangunan, lan peningkatan ing technique saka etungan elektronik otomatis wis tontonan ing Laboratory Fisik National in Teddington, ing ngendi iku iki dirancang lan dibangun dening saklompok cilik matématikawan, engineers lan engineers riset, kanthi pitulungan saka sawetara engineers produksi saka Electric Inggris Company Ltd. peralatan isih ing laboratorium, nanging mung minangka prototipe saking tanduran luwih gedhe, kang dikenal minangka otomatis Computing Engine. Nanging, senadyan bobot relatif cilik lan isi mung 800 klep panas, iku arang banget cepet lan Versatile mesin pancacahan.

konsep dhasar lan prinsip abstrak pitungan nggunakake mesin wis ngrumusaken dening Dr. Turing ing basis saka padha Society ing London matématika ing 1936, nanging bisa ing mesin kuwi ing UK wis telat dening perang. Ing taun 1945, ujian masalah nggawe piranti kaya mengkono kuwi terus ing Laboratory Fisik National Dr. Vormsli, Superintendent of Departemen Matematika Laboratory. Dhèwèké melu Turing lan cilik tim ahli, lan kanggo planning pambuka 1947 iki cekap majeng kanggo mbecikake panyiapan saka klompok khusus.

Komputer pisanan ing arsitektur von Neumann

Proyèk pisanan nggambaraké rencana sing wis digunakake dening akeh universitas lan perusahaan kanggo mbangun komputer dhewe. Antarane wong-wong mau, mung ILLIAC ORDVAC lan duwe set instruction kompatibel.

Classical arsitektur von Neumann kawujud ing Manchester mesin eksperimen cilik (SSEM), dijuluki Baby ing Universitas Manchester, kang digawe Bukak sukses pisanan sawijining piranti kang ngemu memory program, 21 Juni 1948.

EDSAC Universitas Cambridge, komputer sepisanan elektronik praktis saka jenis iki, kasil dibukak pisanan ing Mei 1949.

Pangembangan model digawe

IBM SSEC kagungan kesempatan kanggo nimbang instruksi minangka data lan publik tontonan Januari 27, 1948. kemampuan iki disahaké ing US Pat. Nanging, iku mesin sebagian electromechanical, tinimbang kanthi elektronik. Ing laku, instruksi padha maca saka tape kertas amarga memori winates.

Baby iki pisanan komputer kanthi elektronik kanggo mbukak program disimpen. Iku program fostering mlayu kanggo 52 menit, 21 Juni 1948 sawise miwiti lan petungan prasaja misahake pitungan kang nuduhake yen nomer loro sing coprime.

ENIAC dipunéwahi bisa minangka komputer primitif kanggo maca-mung, nanging ing arsitektur padha, lan wis tontonan dening September 16, 1948, lan Bukak saka program Adele Goldstein diatur karo bantuan saka von Neumann.

BINAC ngginakaken saperangan program test ing Februari, Maret lan April 1949, senajan durung rampung nganti September 1949. Kajaba iku, test nganggo padha digawa metu (sawetara sukses) komputer elektronik, kang iku karakteristik saka arsitektur. Von Neumann, dening cara, lan terus makarya ing project "Manhattan". Sing kuwi wong Versatile.

Evolusi arsitektur sistem bis

Liwat puluh, wis ing 60s lan 70s, komputer ing umum wis dadi cilik lan luwih cepet, asil ing évolusi sing wis ngalami akèh owah-arsitektur komputer von Neumann. Contone, ing tampilan saka input lan output memori ngidini pamilike piranti, data, lan instruksi cara kanggo nggabungake menyang sistem kang bakal diproses, tetep ing memori. A sistem bis bisa dipigunakaké kanggo nyedhiyani sistem modul karo cilik. Iki kadhangkala disebut "rationalization" arsitektur. Ing dekade sakteruse, kadhangkala mikrokontroler prasaja ora nggunakake fitur sing model khas supaya ngurangi biaya lan ukuran. Nanging komputer amba tindakake arsitektur diadegaké, lagi wis nambahake fitur kanggo nambah kinerja.