Von Neumann arkitektura: terminoa agerraldia historia

arkitektura von Neumann-en, the von Neumann-eredua, edo Princeton arkitektura bezala ere ezaguna, oinarritutako 1945, matematikari eta fisikari John von Neumann azaldutako txostenaren "Lehenengo zirriborroa" ordenagailu EDVAC baten metodoaren gainean.

Zirkuitu arkitektura

Txostenean azaldutako von Neumann arkitekturaren zati prozesatzeko unitateak osatua, osatzen dituzten elektronikoak ordenagailu digitalen diagraman:

• aritmetika logika unitate bat;
• prozesadorearen erregistro;
• kontrol unitatea instrukzioa erregistro bat eta programa kontraerasoan osatzen;
• datuak gordetzeko memoria bat;
• kanpoko biltegiratze gailu bat;
• Sarrera eta irteera mekanismoak.

garapenaren esanahia zera ordenagailuan informazioa gordetako edozein informazio hori programan, eta bertan, funtzionamendua, hautatutako datuak ezin dira aldi berean jokatu, bus komun bat partekatzen dutelako erabili ahal izango zen. Da "lehen zirriborroa", eta horrek zer arkitekturan izan behar buruz zientzialari pentsamendu deskribatzen aipatu. Von Neumann izeneko honek egoera "botila", askotan, sistemaren errendimendua mugatzen du.

von Neumann arkitektura printzipioak

ordenagailu Digital - ordenagailu bat, programa argibideak, datuen irakurketa, idazketa osatzen dute, eta, gainera, ausazko sarbidea memoria (RAM) sartzen dira programa bat gordetzeko. Arkitektura printzipioak John von Neumann-ek bere lanean azaldutako "Lehen proiektua". Haren arabera, programa memorian gordeta ordenagailuak ordenagailuak, esaterako, ENIAC gisa kontrol baino gehiago hobekuntza bat izan ziren. Azken hori izan zen etengailuak ezartzeko, eta adabaki txertatzeko, hainbat bloke funtzionalak artean datuak eta kontrol-seinaleak jauzi ondorioz arabera programatu. memoria gehienak ere ordenagailuak moderno erabiltzen dute modu honetan. Horrela ordenagailu arkitektura von Neumann desberdina da, adibidez, Harvard, beraz, ez du erabili nagusia eta cache memoria.

historiaurrea

Lehenengo ordenagailuak ziren programa finko bat eman. ordenagailuak oso sinplea batzuk oraindik diseinu hau edo soiltasuna edo prestakuntza helburuetarako erabili. Adibidez, mahai gaineko kalkulagailu bat ere badago programa finko bat duen ordenagailua. It matematikaren oinarriak lan egin ahal da, baina ezin da gisa erabili testu-prozesadore bat , edo jokoak kontsola bat. finkoa makina programa aldatzea Gai, berregituraketa edo berrantolaketa aparatuaren eskatzen du. ordenagailuak lehenbailehen ez ziren hain estu, dira lehen aldiz eta, helburu zientifikoak garatu da. Birprogramatu askoz geroago agertu eta neketsua prozesu bat izan da, bloke diagrama eta billete eta diseinu zehatza bukatzen geroztik. Bereziki zaila fisiko makina berreskuratzeko kanal modernizazio prozesuan zegoen. hiru aste instalazioan igaro daitezke ENIAC eta bertan lan egin nahian.

Ideia berri bat

ordenagailu batekin, memorian programa bat gordetzeko, dena aldatu da. memorian gordeta, argibideak multzo batekin diseinua dira. Horrek esan nahi du makina berehala lor daiteke argibideak multzo bat kalkuluak burutzeko.

programa horien diseinua auto-aldatzea Kodea erlazionatzen. esaterako, objektu bat, lehen landare bat handitzeko edo bestela helbide komandoak zati aldatzeko algoritmo baten beharra izan zen. eskuz jartzen ari zen diseinuak hasieran. Hau izan zen hain garrantzitsua denean indizea erregistro eta zeharkako helbideratzea ordenagailua John von Neumann makinak arkitekturaren jabetu ezaugarri komun bihurtu zen. Beste erabilera - Maiz erabilitako datuak txertatzeko soluzioak berehalako dituzten aginduen korrontean. Baina norberaren aldatzeko neurri handi Kodea ek kritikatu du ohi da zaila ulertzeko eta arazketa delako. Horrez gain, ere frogatu zuen ugalketa eta katxeak prozesadoreak modernoaren eskemak dagokionez eraginkorra izan.

Eta handiak, datu gisa argibideak tratatzeko gaitasuna - hau da, zer egiten mihiztatzaileak, konpiladoreak, mihiztatzaileak, loaders eta beste tresna programazio automatikoen objektu posible. Beraz, hitz egiteko programak idatzi duten programak idazteko. eskala txikiago batean, errepikakorra bizia sarrera eta irteera eragiketak, hala nola BitBlt-irudi manipulazio primitibo edo pixel eta erpina shaders 3D grafiko moderno bezala, aurkitu dira eraginkorra Erabiltzaile ekipamendu gabe exekutatu izan.

kontzeptu baten garapena programa memorian gordeta

Matematikari Alan Turing, logika matematiko arazoa interesa Max Newmanen Cambridge Unibertsitatean hitzaldiak ondoren izan zuten, artikulu bat idatzi zuen 1936an, bertan Londresko Matematika Society edizioa argitaratu zen. Bertan, makina hipotetiko bat da, hau "informatika unibertsala makina" deitu zuen, eta gaur egun Turing makina unibertsala bezala ezagutzen deskribatu zuen. , Eta horrek bai argibide eta datuak, eta bertan sortu zen eta arkitekturaren jasotako - biltegiratze infinitua (memoria terminologia modernoan) izan zuen. Von Neumann zen Turing ezagutu, garai hartan Cambridge irakasle gonbidatua izan zen 1935ean, eta bere doktorego-tesia defendatzeko Turing Institutuko Ikerketa Aurreratuetako Princeton (New Jersey) 1936-1937 at zehar.

Independentean Ji Presper Eckert eta Dzhon Mochli, nork garatu ENIAC Ingeniaritza Elektrikoko Eskolan Pennsylvaniako Unibertsitatean, makinaren kontzeptua, zein programa gordetzen memorian abendua 1943 buruz idatzi zuen. Noiz makina berria, EDVAC plangintza, Eckert 1944ko urtarrilean idatzi merkurioa metalikoa atzerapena bidez datuak eta programak gailu helbideragarri memoria berrian gordetzeko izango da. praktika makina bat memorian programa gordetzen duen eraikitzea proposatu dira, lehen aldiz izan zen. Aldi berean, berak eta Mauchly ez ziren Turing (behean irudian) lana jakitun.

Computer arkitektura: Von Neumann printzipio

Von Neumann eta "Manhattan Proiektua" Laborategi Nazionala Los Alamos aldean, eta horrek konputazio-kopuru handi bat beharrezkoa izan zen parte hartzen. zion erakarri ditu 1944an ENIAC udan proiektuari. Ez dago garapen EDVAC ordenagailuan eztabaidak sartu zen. Talde honen barruan, on the EDVAC »" A lehen zirriborroa txostena izenburuko paper bat idatzi zuen, oinarritutako Eckert eta Mauchly lana orrian. bukatu gabe zegoen bere lankide Goldstein banatuko proiektu von Neumann-ekin (bide batez, Eckert eta Mauchly begira geratu ziren albiste hau). Dokumentu hau izan da irakurri lankideek von Neumann dozenaka Amerika eta Europako eta hurrengo ordenagailua garapenaren etapa eragin sakona izan zuen.

von Neumann arkitekturaren oinarrizko printzipioak, ezarritako moduan ere "lehen zirriborroa," irabazi ospea zabal, Turing estalita bere kalkulagailu elektronikoen, izan den zehatz-mehatz deskribatzen ingeniaritza eta programazioa buruzko txostena bitartean. Da adierazi eta egilearen autoa izan zen, Automatic Computing Engine (ACE) izeneko aurkezpena egin da. aurkeztu zuen britainiar Fisikako Laborategi Nazionaleko batzorde exekutiboa den 1946an. Pixka bat egin ondoren, nahiz eta ACE hainbat diseinuak ezartzeko arrakasta ekoiztu ziren.

Hasi proiektuen

Eta von Neumann eta Turing dokumentuak proiektua ordenagailu bat berariazko programa memorian gordetzeko deskribatzen, baina artikulu Von Neumann zirkulazioa handiagoa lortu gizartean, eta ordenagailu arkitektura zen John von Neumann arkitektura bezala ezagutzen.

1945ean, katedradun Neumann, ordura ingeniaritza eskolan aritu Philadelphia, non zuen lehenengo ENIAC eraiki zuten, eta bere lankideek izenean igorritako ordenagailuak digitalen diseinu logikoa emango du. Txostenak makina, ordutik bihurtu EDVAC bezala ezagutzen eraikitzeko proposamena nahiko zehatza ematen du. Bera izan gutxi Amerikako ezarri dira, baina txosten bat von Neumann EDSAC sortzea inspiratu du.

Maniacs eta Joniacs

1947an, Burks, Goldstein eta von Neumann eta horrek auto mota bat (denbora paralelo honek), izan zen ustezko oso azkarra, gai, agian izango da eraikuntza estali beste txosten argitaratuko, gora eramateko segundoko 20.000 eragiketak egiteko. haren eraikuntzan konpondu gabeko arazoa dela memoria egoki bat garatzea izan zen, eta bertan eduki guztiak berehala eskuragarri izan behar adierazi dute. Lehenik eta behin, berezi bat hutsean hodi, Selectron izeneko, izan zen Princeton laborategi batean asmatu erabili proposatu dute. Horrelako hodiak garestiak dira, eta oso zaila izan dadin, zuk arkitektura hau erabiltzen batez ere. Von Neumann gerora oinarritutako Williams memorian auto bat eraikitzea erabaki. Makina hau, izan zen ekainaren 1952an amaitu Princeton at, oso ezaguna Maniac (edo, besterik Maniacs) bihurtu da. Bere diseinu da dozena erdi edo gehiago antzeko gailuak, bertan ari America eraiki eta komiki Johniacs izeneko eraikuntza sortzaileek inspiratuta.

sorkuntza printzipioak

moderno ordenagailuak digital gehien bat, garapen eta hobekuntza embodying kalkuluen elektroniko automatikoak teknika ere izan da Laborategi Nazionala fisikoa Teddington, non diseinatu eta matematikari, ingeniari eta ikerketa ingeniari talde txiki bat eraiki zuen bertan frogatu, ekoizpen ingeniari kopuru baten laguntza English Electric batetik Company SL Ekipamendu da oraindik laborategian, baina landare askoz handiagoa da, eta automatikoak Informatika motorea bezala ezagutzen prototipoa gisa bakarrik. Baina, pisu txiki samarra eta edukiak 800 bakarrik termoionikoak balbula arren, oso azkar eta polifazetikoa zenbaketa makina bat da.

Oinarrizko kontzeptu eta printzipio abstraktuak kalkulua makinak erabiliz egin dira formulatu Turing doktoreak bera London Mathematical Society oinarria 1936an, baina Erresuma Batuan makinak, hala nola lan egiteko izan atzeratu gerraren arabera. 1945ean, gailu, hala nola sortzen dituen arazoak aztertzeko du Fisikako Laborategi Nazionalean Dr. Vormsli, Matematika Laborategia Saileko superintendentea jarraitu. Turing eta bere aditu talde txiki sartu zen, eta 1947an aurretiazko plangintza nahikoa aurreratu talde berezi bat ezartzea justifikatzeko zen.

von Neumann arkitekturaren lehenengo ordenagailuak

Lehen proiektua dela unibertsitate eta enpresa askok erabiltzen beren ordenagailuak eraikitzeko eskema bat deskribatzen du. Horien artean, bakarrik ILLIAC ORDVAC eta instrukzioa multzo bateragarriak.

Klasikoa von Neumann arkitekturaren Manchester makina esperimental txikiak (SSEM) gauzatzen zen, goitizena Baby Manchester Unibertsitateko, zein gailua programaren memoria, June 21, 1948 dituen bere lehenengo aireratzea arrakastatsua egin dute.

EDSAC Cambridgeko Unibertsitatea, mota honetako praktikoak lehen ordenagailu elektronikoa, arrakastaz abian jarri zen lehen aldiz 1949ko maiatzean.

sortu ereduen garapena

IBM SSEC aukera argibideak datuak kontuan hartu behar izan zuen, eta publikoki frogatu zen 1948ko urtarrilaren 27an. Gaitasun hori da US Pat baieztatuta. Hala ere, partzialki elektromekaniko, makina izan zen, baizik eta guztiz elektronikoak bat baino. Praktikan, argibideak paper zinta irakurri zituzten, baita bere memoria mugatuta.

Baby gordetzen programak exekutatu lehen ordenagailua erabat elektronikoak zen. It factoring programa 52 minutuz ibili zen, 21 1948ko ekainean hasi eta kalkulua sinple bat kalkulatzeko eta horrek erakusten du bi zenbaki hori coprime dira zatitu ondoren.

ENIAC irakurtzeko soilik ordenagailu primitibo gisa lan aldatu da, baina arkitektura bera, eta frogatu 1948ko irailaren 16an, eta Adele Goldstein programa abian jarri von Neumann laguntzaz antolatuta.

BINAC hainbat proba programak igaro otsaila, martxoa eta 1949ko apirilean, ez zen arren, 1949ko irailera arte amaitu. Horrez gain, test eskailerak burutu ziren (batzuk arrakastatsuak) beste ordenagailu elektronikoak, hau da, arkitekturaren ezaugarri. Von Neumann, bide batez, eta hemen "Manhattan" proiektua lantzen jarraitu zuen. Hori hala nola polifazetikoa gizon bat.

bus sistemaren arkitekturaren bilakaera

hamarkadetan zehar, jada 60ko eta 70eko hamarkadetan, oro har, ordenagailuak dute txikiago bihurtu eta azkarrago, hori ordenagailu arkitektura von Neumann jasan ditu eboluzioaren ondorioz. Adibidez, sarrera eta irteera memoria bistaratzea ahalbidetzen dagokion gailuak, datuak eta argibideak nola sistema horrek tratatuko dira integratzeko eta, memorian geratzen. bus sistema bat sistema modular bat emateko txikiagoak erabil daitezke. Hau da, batzuetan izeneko "arrazionalizatu" arkitektura. Ondorengo hamarkadetan, batzuetan simple mikrokontroladoreen ez eredu tipikoa ezaugarri batzuk erabili ahal izateko kostua eta tamaina murrizteko. Baina ordenagailuak big ezarritako arkitektura jarraitu, ezaugarri gehitu dute, errendimendua hobetzeko.