Mîmarî Von Neumann: dîroka xuyanîbûna peyvê

The mîmarî yên von Neumann, her weke modela von Neumann, an mîmariya Princeton tê zanîn, li ser bingeha rêbaza li sala 1945, mathematician û fîzîknasekî John von Neumann ku di raporê de "The yekem projeya" of a EDVAC dibe ziman.

Mîmariya circuit

Di raporê de tê ziman li diagram mîmarî von Neumann of the computer dîjîtal elektronîk bi parçeyên ku ji yekîneyên processing, ya ji:

• yekîneyeke mantiqa matematîkî;
• qeydên ji processor;
• beşa kontrola listeyan an qeyda instruction û bernameya counter de;
• a bîra ji bo veşartin û welat;
• amûrê depo ji derve;
• Ketan û Deranan mekanîzmayên.

Wateya pêşketina li wê yekê ku ti agahiyan li ser węneya agahî computer dikare ji aliyê bernameya, ku di vê operasyonê de, daneya hilbijartî ne bi were di heman demê de lîstin, ji ber ku ew bi otobusa hevpar parve bikaranîn pêk tê. Ev e, di "pêşnûma pêşî", ku bi fikrên zanista li ser çi mîmarî divê bê şirove dike behsa. Von Neumann navê vê rewşê "bottleneck", ku gelek caran bi stranên sîstema digre.

Ew prensîbên ya mîmariyê von Neumann

dibe Digital - a komputerê, veşartin a bernameya ku birîtî ye talîmatên bernameya, xwendin, welat, nivîs, û her wiha jî bîra access çawalêhato (RAM). Prensîbên ji Architecture destê John von Neumann di karên xwe de kurtebir "Projeya yekem." Li gor wî, komputer û profîlek li bîra programa kirina li ser kontrola komputeran, wek ENIAC bûn. Bi ro bi danîna switches, û xistina pînê, di encamê de bi ANKETORÊ îşaretek welat û kontrola di navbera blokên cuda karîger bername bû. Di piraniya bîra jî bi komputeran modern di vê rê de tê bikaranîn. Bi vî awayî razber dibe von Neumann cuda ye, bo nimûne, ji Harvard, da ku ew ne li bîra sereke û cache bi kar tînin ne.

pêşdîrok

Yê pêşî komputer a bernameya sabît re hatin dayîn. Di hin computerên pir hêsan hê jî ev design an jî ji bo ku sadeyî an perwerdeya armancên bikaranîna. Ji bo nimûne, makîna desktop e jî dibe bi bername sabît e. Ev dikare bi bingehên yên matematîkê kar bikin, lê ew dikare weke nabe bê bikaranîn a processor gotina , yan jî konsola games. Guhertina bernameya machine sabît pêwîst Kevin, nûsazkirinê an sereka ya dezgehên. Omêda komputerên ewqas teng ne, wek ku ew ji bo cara yekemîn û ji bo armancên zanistî hatine pêşxistin. Reprogramming çiqas piştre xuya bû û ew pêvajoya zehmet bû, ji ber ku diagrams block û banknot û dawî designs berfireh. Bi taybetî jî zehmet prosesa modernbûnê yên di kanalên başbûneke machine fîzîkî bû. Ev dibe ku sazkirina sê hefteyan li ser ENIAC bigirin û hewl didin ku wê jî dixebitin.

A ramanek nû

Bi a komputerê, veşartin bernameyek li bîra, her tişt guherî. Profîlek li bîra, ew design bi set of talîmatên in. Ev tê wateya ku makîne di cih de dikare set of talîmatên dest avabûye ji bo hesabên.

The design ji van bernameyên têkildarê code self-guherandin ya. Yek ji yekem nebatên wisa object pêdivî bi rêbazeke ji bo zêdekirina an na, guhertina beşek address of emrên bû. Ew bi destan li designs zû hat danîn, dîtin. Ev girîng kêmtir bû, gava qeydên index û nerasterast nihêrî û taybetmendîyên hevpar cinoyî * ji aliyê mîmariyê dibe ji makîneyên John von Neumann bû. Other uses - bi cîh welat gelek caran dihat di stream of emrên bi çareseriyên lezgîn. Lê code self-guherandin heta radeyeka mezin hatiye rexnekirin ji ber ku ew bi piranî bi zehmet tê famkirin û vekole. Li gel vê, ew jî ew bê di warê bergirtina û girtina nasnavanName şemaya ji nivîsandinê de modern bêbandor kirin.

By û mezin, jêhatîbûna ji bo tedawîya talîmatên ku daneya - ev e çi jî assemblers, hawgerdani, assemblers, loaders û amûrên din bi tiştên gengaz bernameyên automated. Bi vî awayî ji bo biaxive, binivîse bernameyên ku nivîsandina bernameyên. Li ser asteke biçûk, Ketan û Deranan operasyonên dadigre, dijwar, yên wek, manîpulasîyonên BitBlt-image primitive an pixel û Vertex shaders li modern 3D-graphics, hatin dîtin dê bi kêr ji bo birêvebirina bê alavên user.

Development konsepta profîlek li bîra bernameyê de

Mathematician Alan Turing, yên ku di vê pirsgirêkê ji mantiqa matematîkê yên piştî ders Max Newman li Zanîngeha Cambridge hebû, nivîsarek li sala 1936 nivîsiye, ew di çapa Civaka Mathematical Londonê hate weşandin. Di wê de, ew makîneyeke sebeb, ku ew bi navê "machine computing gerdûnî", û ya ku niha wek makîneyeke Turing gerdûnî tê zanîn ziman. , Ku yên her du fermanên û welat, ku hat afirandin û mîmariya - Ew depo ji her demê ra (bîra cayî modern) hebû. Von Neumann bi Turing di demekê de nas kirin dema ku ew profesorê seredana li Cambridge sala 1935 bû, û di dema parastina dissertation doktoraya xwe li Enstîtuya Turing ji bo xwendinê pêşketî li Princeton (New Jersey) di 1936-1937.

Dûr Ji Presper Eckert û DZhon Mochli, ku School ENIAC Endezyariya Elektrîkê li University of Pennsylvania pêş, li ser têgeha machine, ku di programê de bimije û di bîra di kanûna 1943 de nivîsî. Dema ku plan makîneyeke nû, EDVAC, Eckert di çileya 1944, nivîsandiye ku ew dê ji welat û bernameyên li amûrê bi bîra addressable nû bikaranîna dereng metallic mercury bikim. Ev cara yekemîn bû ku avakirina makîneyeke pratîkê de, ku bernameya li bîra gerdîşî de, hatine destpêkirin bû. Di heman demê de, ew û Mauchly yên karê Turing (wêneyê jêrîn de) haydar bûn ku ne.

mîmarî Computer: prensîba Von Neumann

Von Neumann li "Project Manhattan" li National Laboratory de li Los Alamos, ku pêwîst yekcar pir computation beşdar bû. Ev wî ji bo vê projeyê di havîna 1944 ENIAC dikşîne. Ew li wir nîqaşên li ser kompîturê EDVAC pêşketina bûn. Di nava vê komê de, ew nivîsî nivîsareka bi sernavê "A yekemîn rapora li ser EDVAC», li ser bingeha xebata Eckert û Mauchly. Ev di nêvî de bû dema ku hevkarê wî Goldstein projeya bi von Neumann belavkirin (di vê navê de, Eckert û Mauchly ev nûçe ecêbmayî bûn). Ev belge hatiye dîtin bi dehan hevalên von Neumann li Amerîka û Ewropayê xwendin û bandoreke kûr li ser qonaxa bê ya geşbûna dibe hebû.

Rêgezên bingehîn ên mîmariya von Neumann, ku di set "pêşnûma pêşî," xistin û populerbûna wide, dema Turing rapora xwe li ser calculator elektronîk, hatiye ku bi berfirehî li ser teknîk û bernameyên şirove kirin nixumandin. Hate diyarkirin û di danasîna car nivîskarê, ku li Computing Engine bide (ACE) hat gotin. Ew jî ji bo di Komîteya Bicîkirinê ya Laboratory ya Fîzîkî Niştimaniya Brîtanî di sala 1946 pêşkeş kirin. Piştî demekê, heta rêvebirina serketî ya designs cuda ACE hatin çêkirin.

Destpêk projeyên

Û projeya belgeyên von Neumann û Turing Ayet a komputerê bicivîne û li bîra bernameyeke taybet, di heman demê de gotara Von Neumann dewra mezintir di civakê de bi dest, û razber dibe wek mîmarî John von Neumann kifş bû.

Li sala 1945, Professor Neumann, ku hingê di dibistanê endazyarî li Philadelphia, ku ew yekem ENIAC hatibû avakirin, kar, daxuyaniyek li ser navê hevalên xwe yên li ser design mantiqî ya komputeran dîjîtal rapor. Di raporê de pêşniyara têr bi kîtekît bo avakirina machine, hatiye ku ji ber ku tê zanîn ku li EDVAC bibe pêşkêş dike. Ew bû bi tenê dawî de li Amerîkayê hatiye avakirin, lê rapora avakirina von Neumann EDSAC îlham hatiye.

Maniacs û Joniacs

Di 1947 de, Burks, Goldstein û von Neumann raporeke din a ku nixumandî avakirina din ji car (ev dem paralel), ku gerek bû, ku gelek bi lez, jêhatî, belkî weşandin, ji bo hilgirtin heta 20,000 operasyonên per duyemîn. Wan diyar kir ku di pirsgirêka Kurd de neçareseriyê di avakirina wê de pêşketina bîra minasib bû, hemû naveroka ku divê di cih de peyda bibin. Pêşî, ew pêşniyar bi kar tube valahiya taybetî, bi navê Selectron, ku di laboratorê de Princeton de hate kifşkirin. Wiha tubes biha ne, û wan gelek zehmet e, bi taybetî jî heke hûn bi bikaranîna vê mîmariya. Von Neumann di pey re biryar da ku avakirina car li ser bîra Williams da. Ev makîne, ku di hezîrana 1952 de li Princeton de temam bû, bûye Maniac tê zanîn (an jî hema Maniacs). design xwe ji aliyê creators li ser çêkirina li ser nîv-deh an cîhazên similar zêdetir, ku bi ku niha li Amerîka avakirin û navê Johniacs comic îlhama.

prensîbên creation

Yek ji yên herî komputeran dîjîtal modern, Xelatwergir pêşketina û bi başbûnê di teknîkê de ji computation elektronîk otomatîk hatiye dîtin Laboratory ya Fîzîkî ya Netewî li Teddington, li cihê ku lê hate çêkirin û avakirin, ji aliyê komeke biçûk ji xebatkar, muhendîs û endezyaran lêkolîn nîşan da, bi alîkariya çend endazyarên hilberîna ji English Electric Company Ltd. Malzemeyên ku hê jî di laboratorê de, di heman demê de bi tenê weke prototîpa giyayek pir mezintir e, ku wek Engine Computing bide zanîn. Lê belê, tevî giraniya biçûk û naveroka bi tenê 800 valves werdigire, ew makîna hejmartina gelek bi lez û liv e.

têgehên bingehîn û prensîbên razber hesab û bikaranîna makîneyên ji aliyê Dr. Turing li ser bingeha heman Society Londonê Mathematical di 1936 jî guhertin, lê kar li ser van makîneyên li Brîtanyayê hatiye dîtin ji aliyê şer dereng. Li sala 1945, li testa ji pirsgirêkên afirandina van cîhazên Laboratory ya Fîzîkî Neteweyî Dr. Vormsli, zabit ya wezareta Laboratory Matematîk dewam kir. Ew Turing û tîma xwe ya biçûk ji pisporên bûn, û ji sala 1947 an plan pêşîn bi têra xwe pêşketî ji bo rewakirina damezrandina komeke taybetî bû.

Yê pêşî komputer li ser mîmariya von Neumann

Ew proje yekem a xaxê ku hatiye dîtin ji aliyê gelek zanîngeh û şirketên ji bo avakirina komputerên xwe bi xwe bi kar de rave dike. Di nav wan de, bi tenê ILLIAC ORDVAC û komên instruction hovî ye.

Classical mîmarî von Neumann li Manchester machine experimental biçûk (SSEM) temsîl kirin, Baby li zanîngeha Manchester, ku yekem ve dest bi serkeftî wê ya di cîhaza ku xwediyê bîra bernameyê, 21 pûşper 1948 de jê re digot.

Zanîngeha EDSAC ji Cambridge, cara yekem komputera elektronîk pratîk ên bi vî rengî, bi serkeftî cara pêşî di gulana 1949 ve hate destpêkirin.

Pêşketina modelên tên afirandin

IBM SSEC derfet ji bo ku fermanên wek welat hebû û bi eşkereyî nîşan da bû January 27, 1948. Ev şiyana ku di Amerîka Pat beyan. Lê belê, ev makîne bi qismî electromechanical bû, lêbelê, ji bo bi temamî elektronîk. Di pratîkê de, bi fermanên ji tape rojnameyê ji ber ku ji bîra sînordar wê hatin xwendin.

Baby yekem de dibe bi temamî elektronîk bû ji bo birêvebirina bernameyên veşartin. Ev fatûreyan bi bernameya piştî Guherandinên û hesabên sade ji Almanan calculation ku nîşan dide ku her du hejmar in coprime bezî ji bo 52 deqîqe, 21 June, 1948.

ENIAC wek dibe primitive bo xwendin-bi tenê kar hate kirin, di heman demê de li ser mîmariya heman, û hatiye dîtin by Îlon 16, 1948 de nîşan da, û ya di vekirina bernameya Adele Goldstein rêxistin bi alîkariya von Neumann.

BINAC gelek bernameyên test in February, Adar û Nîsanê 1949 de bûn, tevî ku ew hat, heta ku rezber 1949 de temam ne. Li gel vê, direve û test ji (hin serkeftî) din, komputer û elektronîk, ku karakterîstîk ên mîmariya hatin hilgirtin. Von Neumann, di vê navê de, û berdewam kar li ser projeya "Manhattan". Ku ev mirov raxe ye.

Evolution mîmariya pergala bus

Bi saya salan, jixwe di salên 60'î û 70'yî, komputer û bi giştî biçûk bûne û bi leztir, di encama evolution hatiye ku di zîndanan de mîmariya dibe von Neumann. Ji bo nimûne, display ya deran û ketanên ji bîra destûrê dide xoya cîhazên, welat, û talîmatên li ser ka wê ji bo întegra nav pergala ku hazir bibin, li bîra bimîne. A sîstema otobusê de bê bikaranîn, ji ne sîstemeke Modular bi biçûk. Ev carinan "maqûlbûnê" ji mîmarîyê bi navê. Di dehsalên paşê de, carna microcontrollers danê do hinek taybetmendiyên modela tîpîk in ji bo kêmkirina mesrefan û size kar ne. Lê komputerên mezin li pey mîmariya avakirin, wek ku ew taybetmendiyên added ji bo zêdekirina performansa.