Нейман архитектура: мөөнөткө пайда болуу тарыхы

архитектура бүткүл боюнча, ошондой эле Нейман моделди, Принстон архитектура, 1945, математик Жон из ЭЭМ EDVAC отчетунда "Биринчи долбоору" боюнча бүткүл баяндалган методдун негизинде катары белгилүү.

райондук архитектура

Кабарда кайра иштетүү бөлүмдөрүнүн, түзгөн турган бөлүктөрү менен электрондук санариптик ЭЭМдин Нейман архитектурасы диаграмма сүрөттөлгөн:

• бир эсеп логика бирдиги;
• кайра каттайт;
• башкаруу сабак реестрин жана программа санагыч түзгөн бирдиги;
• маалыматтарды сактоо үчүн эстутум;
• тышкы сактагыч түзмөк;
• киргизүү жана чыгаруу механизмдери.

Алар кандайдыр бир жалпы бус менен бөлүшүп, анткени өнүктүрүү мааниси, операция, тандалган маалымат ошол эле учурда ойнотуу мүмкүн эмес болгон ЭЭМ үчүн маалымат сакталган эч кандай маалымат программасы тарабынан пайдаланылышы мүмкүн экендигин түшүндүрүүгө болот. Ал архитектура кандай болушу керектиги жөнүндө илимпоз ой айтылат: "Биринчи долбоору" айтылган. Нейман көп тутумунун иштешин чектөө ушул жагдай "кыйындык", деп атады.

Нейман архитектура негиздери

Digital компьютер - бир компьютер, программа сактоо программасы көрсөтмөлөрдү камтыйт, маалыматтарды окууга, жазууга, ошондой эле туш келди эс (RAM) камтыйт. ЖАКАН жазган Жакшы Кабар бүткүл тарабынан архитектура негиздери, анын ишине айтылган "биринчи долбоор." Анын айтымында, программа эстутумунда сакталган ПК сыяктуу ENIAC сыяктуу эсептөө машиналары, көзөмөлдөө жакшыртуу болду. Акыркысы, ар кандай иш блоктор ортосундагы маалымат жана контролдоо сигналдарды багытоо, натыйжада өчүргүчтөрдү, ал эми тактардын коюу жолу менен программаланган. эс басымдуу көпчүлүгүндө, ошондой эле ушундай жол менен заманбап эсептөө менен колдонулат. Ошентип компьютер архитектурасы , ал негизги жана кэш эстутумун колдоно бербейт деп Harvard, мисалы үчүн, Принстон, ар кандай болот.

Дин

Биринчи ЭЭМ туруктуу программасын берилген. Кээ бир абдан жөнөкөй ЭЭМ дагы бул долбоорду же жөнөкөй же окуу максатында пайдаланууга. Мисалы, рабочий эсептегич да туруктуу программа менен компьютер болуп саналат. Ал математика негиздери менен иштей алат, бирок аны колдонуу мүмкүн эмес бир текст редакторунда же оюндар консолго. негизги машина программасын өзгөртүү аппаратынын rewiring, реструкташтыруу, болбосо кайра уюштурууну талап кылат. алар биринчи жолу жана илимий максаттар үчүн иштелип чыккан эле алгачкы эсептеп, ушунчалык тар болгон эмес. Reprogramming көп убакыт өткөндөн кийин, ал бери блок диаграммаларды жана банкноттор жана аякташы толук үлгүлөрүн, а кандай болгону көрүнүп турат. Айрыкча, оор машина калыбына каналдар өркүндөтүү жараяны болду. Бул ENIAC үч апта орнотууну талап кылынышы мүмкүн жана бул иш аракет.

А жаңы идея

ЭЭМ, эс программасын сактоо, баары өзгөргөн. эстутумунда сакталган, алар көрсөтмө топтому долбоор болуп саналат. Бул машина дароо эле эсептешүүлөрдү жүзөгө ашыруу үчүн нускамаларды комплексин алууга болот дегенди түшүндүрөт.

Мындай программаларын иштеп өзүн-өзү өзгөртүү кодексине байланыштуу. Мындай бир нерсенин биринчи өсүмдүктөрдүн бири буйрук дареги бөлүгүн көбөйтүү же башкача өзгөртүү үчүн бир алгоритм үчүн зарыл болгон. Ал алгачкы үлгүлөрү менен кол коюлган. Бул индекс кийин анча маанилүү эмес болуп каттайт жана кыйыр кайрылуу Джон Нейман машиналардын компьютер архитектурасы ээ болгон жалпы мүнөздөмөлөргө болуп калды. Башка жактарда - тез арада чечүү менен буйруктары жашап көп колдонулган маалыматтарды киргизүүгө. Бирок, бир топ даражада өз алдынча өзгөртүү коду түшүнбөй жана мүчүлүштүктөрдү адатта кыйынга турат, себеби, сынга алынып келет. Мындан тышкары, ал ошондой эле заманбап кайра иштеп чыгаруу жана кэш схемалар жагынан натыйжасыз болуп чыкты.

Жалпы жонунан, маалыматтарды көрсөтмөлөрдү мамиле жөндөмдүүлүгү - бул монтаждагычтар, түзүүчүлөр, монтаждагычтар, жүктөөчү жана технологиялар программалоо мүмкүн болгон объекттер менен башка аспаптарды кылат. Ошентип, программаларды жазып программаларды жазып, сүйлөй турган убак бар. азыраак масштабда, мисалы, азыркы 3D-арбытууга BitBlt-сүрөт болушу ыктымыл алгачкы же пикселдик жана чоку Шейдерлерге эле кайталанма катуу киргизүү жана чыгаруу иштери, колдонуучу жабдууларды жок чуркап натыйжасыз болуп табылган.

программа эстутумунда бир түшүнүк иштеп чыгуу сакталган

Математик кэллэ, Cambridge University Макс Сина бир дарс кийин, математикалык логика маселесине кызыкдар болгон, 1936-жылы бир макала жазып, ал Лондон математика коомунун басылмасында жарыяланган. Анда ал: "Ал жалпы эсептөө машина" деп аталат, ал эми жалпы Тюринг машина катары белгилүү бир гипотетикалык машина, сүрөттөлгөн. Ал чексиз сактагыч (азыркы учурда да - эс) бар түзүлгөн эки көрсөтмөлөрдү жана маалыматтарды, жана архитектура камтылган. Нейман бир убакта ал Кембриж чакырылган окутуучусу 1935-жылы болгон, жана Тюринг Advanced Принстон боюнча изилдөө (New Jersey) институту өзүнүн кандидаттык ишин жактаганы коргоо жүрүшүндө боюнча Turing менен таанышты 1936-1937-жылы.

Мечитке Жи Presper Эккерт жана Джон Mochli Pennsylvania атындагы электротехникалык ENIAC мектебин иштелип чыккан, 1943-жылы декабрда эс программасын сактап машинанын түшүнүгү жөнүндө мындай деп жазган. бир машинаны пландаштырууда, EDVAC, Эккерт 1944-жылы мындай деп жазган ал металл сымап токтошу менен жаңы аппарат addressable эс маалыматтарды жана программаларды сактап калат. Бул эс программасын сакталчу практика машина куруу жөнүндө сунуш киргизилген күндөн тартып биринчи жолу болду. Ошол эле учурда, ал Mauchly Turing (төмөндөгү сүрөттө) иши жөнүндө кабардар эмес.

Компьютер архитектурасы: Нейман принцип

Нейман эсептөө ири суммадагы талап Лос Alamos Улуттук лаборатория боюнча "Манхэттен долбоору", катышкан. Ал 1944-жылдын жай айларында ENIAC долбоордун ага тартылган. Ал жерде иштеп EDVAC отуруп боюнча талкууларды кошулду. Бул топтун ичинде, ал Экерт жана Mauchly ишинин негизинде бир кагаз "EDVAC" жөнүндө алгачкы долбоору боюнча отчет, укуктуу деп жазган. анын кесиптеши Голдштейн бүткүл менен долбоорду бөлүштүрүлөт (жол менен, Эккерт жана Mauchly бул кабарды кезибизде) качан бүтпөгөн болчу. Бул документ Америка өлкөлөр кесиптештер бүткүл ондогон окуп жатат жана компьютер өнүгүшүнүн кийинки этабында аябай күчтүү таасир эткен.

Тюринг инженердик жана программалоого менен майда-чүйдөсүнө чейин айтып келген электрондук эсептегич, анын отчетун жаап, ал эми "биринчи долбоор", белгилүүлүккө ээ баяндалган Нейман архитектура, негизги. Automatic эсептөөлөр Engine (ACE) деп аталган ыйгарып машине, анда айтылган жана бет ачары болду. Ал 1946-жылы Улуу Британиянын Улуттук дене лабораториясынын аткаруучу комитетке тапшырды. Бир канча убакыт өткөндөн кийин, ар кандай айла-ACE да ийгиликтүү ишке ашыруу өндүрүлгөн.

долбоорлорду баштоо

Ал эми, Принстон жана Тюринг документтердин долбоорун эстутумунда белгилүү бир программа сактап турган компүтерди сүрөттөйт, бирок макалада бүткүл коомдун көбүрөөк жүгүртүүнү жетишкен, жана компьютер архитектурасы Джон Нейман архитектура катары белгилүү болуп калган.

1945-жылы анын кесиптештеринин атынан берилген Professor Нейман, анда ал биринчи ENIAC курулган Лос инженердик мектепте, иштеген санариптик эсептөө логикалык дизайны боюнча отчет. Кабарда бери EDVAC катары белгилүү болуп калган машина куруу үчүн кыйла толук сунуш кылат. Ал жакында эле Америка-жылы түзүлгөн, бирок, отчет Нейман EDSAC түзүүнү жетеги менен алды.

Жуки жана Joniacs

1947-жылы, Буркс, Голдштейн жана Нейман, өтө тез болууга тийиш эле унаанын дагы бир түрү куруу басып дагы бир отчет (бул жолу окшоштук), жарыяланган жөндөмдүү, балким, секундасына 20,000 ишине чейин жүргүзсүн. Алар чечилбеген көйгөй дароо жеткиликтүү бардык мазмунун болушу керек, ылайыктуу эс иштеп чыгуу, аны куруу экендигин белгиледи. Биринчиден, алар Принстон лабораториясында ойлоп Selectron деп аталган өзгөчө бир боштук түтүктү, колдонууну сунуш кылды. Мындай түтүкчөлөрү кымбат, бул архитектурасына колдонуп, өзгөчө, аларды абдан кыйын болот. Нейман кийин Майкл эсинде негизинде машина куруу чечимин кабыл алган. -Июнда 1952-жылы Принстон боюнча аяктады Бул машина, көп Maniac (же жөн гана Жуки) белгилүү болуп калды. Анын үлгүсү азыр Америкада-жылы курулган жана куудул Johniacs деп жаткан жарым ондогон же бир нече окшош приборлор куруу боюнча жаратуучулар тарабынан рухунун жетеги менен жазылган.

түзүү негиздери

автоматтык электрондук эсептөө ыкмасы өнүктүрүү жана жакшыртуу жайылтуучу, заманбап санариптик эсептөө бири англис Electric өндүрүштүн инженер бир катар жардамы менен иштелип чыккан жана математик, инженерлер жана изилдөө инженерлер чакан тобу тарабынан курулган Teddington, Улуттук дене лабораториясынын боюнча көрсөтүп жатышат Company Ltd. жабдуулар лабораторияда дагы, бир гана түрдө эсептөөлөр Engine деп аталган бир топ көп өсүмдүк, бир үлгүсү катары, ал эми. Бирок, бир гана 800 карап клапан салыштырмалуу аз салмагы жана мазмунуна карабастан, өтө тез жана түрдүү эсеп машина болуп саналат.

машиналарды колдонуу Негизги түшүнүктөр жана абстрактуу негиздери эсептөө 1936-жылы ошол эле Лондон математика коомунун негизинде доктор Turing тарабынан иштелип чыккан, ал эми Улуу Британия мындай машиналарды иштеп согуш менен улам жылдырылып келет. 1945-жылы, Мындай аспаптар менен түзүү көйгөйлөрүн Экзаменди Улуттук Дене лабораториясы Dr. Vormsli, математика лабораториясынын бөлүмүнүн Сэмюэл да улантылды. Ал Turing жана эксперттердин, анын кичинекей командасына кошулду, ал эми 1947-ала пландоо үчүн атайын топ түзүүнү актоо үчүн жетишерлик өнүккөн эле.

Нейман архитектура боюнча биринчи ЭЭМ

биринчи долбоор өз машина куруу үчүн көп окуу жана компанияларга тарабынан колдонулуп келген схемасын сүрөттөйт. Алардын арасында бир гана ILLIAC ORDVAC жана туура көрсөтмө топтомун бар.

Классикалык Нейман архитектура Манчестер чакан эксперименталдык машинанын (SSEM), түзүлүштүн алгачкы ийгиликтүү ишке жасап Baby Манчестер атындагы, аталган программа эс кармап жүзөгө ашырылган, 21-июнда 1948.

EDSAC Кембридж, мындай түрдөгү алгачкы практикалык электрондук компьютер, май 1949-жылы ийгиликтүү биринчи жолу баштады.

түзүлгөн моделдерди иштеп чыгуу

IBM SSEC маалыматтар катары көрсөтмөлөрдү карап мүмкүнчүлүк болгон жана ачык January 27, 1948 көрсөтүлдү. Бул жөндөм АКШ Пэт менен бекитилет. Ошентсе да, ал эмес, толугу менен электрондук эмес, жарым-жартылай Электрондук машина болчу. Иш жүзүндө, көрсөтмө, анткени анын чектелген эс кагаз чаптап окуп жатышты.

Baby сакталган программаларды жүргүзүү үчүн биринчи жолу толук электрондук компьютер эле. Бул көбөйтүүчүлөргө программасы 52 мүнөт үчүн чуркап барып, 21 Май 1948 баштагандан кийин, эки саны coprime бар экенин көрсөтүп турат эсептөө бөлүнүп жөнөкөй эсептөө.

ENIAC окуу үчүн гана арналган алгачкы ЭЭМ болуп иштеген өзгөртүлгөн, бирок, ошол эле архитектура боюнча, 16-сентябрда, 1948 көрсөтүп жатат, жана Adele Голдштейн программасын ишке киргизүү бүткүл жардамы менен уюштурулган.

ал-сентябрында 1949-жылга чейин аягына чыккан жок да BINAC февраль, март жана 1949-жылдын апрелинен, бир нече сыноо программаларын өткөргөн. Мындан тышкары, тест сызыгынын архитектура мүнөздүү (кээ бир ийгиликтүү) башка Электрондук эсептөө машиналары, ишке ашырылган. Нейман, жол менен, ал "Манхэттен" долбоору боюнча иш улантылган. Бул, мисалы, бир түрдүү адам бар.

автобус системасы архитектуралык Evolution

ондогон жылдар бою, буга чейин 60-жана 70-жылы, жалпы техникалык компьютер архитектурасына Нейман учурады бир мекенимди натыйжасында, тез жана аз болуп калды. Мисалы, кириш жана чыгыш эс дисплей тиешелүү аппараттар, маалымат жана иштелип чыгат системасына киргизүү үчүн кандай боюнча нускамалар, эсинде түбөлүккө сактала берет. Бир автобус системасы кичинекей менен модулдук системаны камсыз кылуу үчүн гана пайдаланылышы мүмкүн. Бул кээде архитектуралык "негиздемеси" деп аталат. кийинки он жылдыкта, кээде жөнөкөй microcontrollers наркын жана өлчөмүн азайтуу үчүн бир типтүү моделинин өзгөчөлүктөрүн пайдалануу жок. Бирок алар ишин жакшыртуу боюнча бир параметрлерин кошо эле чоң эсептеп, белгиленген архитектурасына ээрчишет.