Von Neumann Architektur: Geschicht vun Optriede vum Begrëff

Der Architektur vun von Neumann, och well de von Neumann Modell bekannt, oder Princeton Architektur, baséiert op der Method beschriwwen an 1945, Mathematiker a Physiker John von Neumann am Rapport "Den éischte Projet" vun engem Computer EDVAC.

De Circuit Architektur

De Rapport beschriwwen der von Neumann Architektur Diagramm vun den elektroneschen digitale Computer mat Deeler vun Veraarbechtung Unitéiten aus, mat:

• eng Mathematik Logik Eenheet;
• Registere vun der Prozessor;
• der Kontroll Unitéit eng Uweisunge aschreiwen an de Programm Konter vu;
• eng Erënnerung fir Daten raumen;
• engem externen Stockage Apparat;
• Input an Wasserstoff Mechanismen.

De Sënn vun Entwécklung bestoung an der Tatsaach dass all Informatiounen iwwert de Computer Informatioune gespäichert kënne vum Programm benotzt ginn, an deem d'Operatioun, kann de ausgewielt Donnéeën net op der selwechter Zäit gespillt ginn, well se eng gemeinsam Bus deelen. Et ass an der "éischte Projet" ernimmt, déi der Wëssenschaftler dorunner beschreift wat Architektur soll. Von Neumann genannt dëser Situatioun "Maximal", deen oft de Leeschtunge vun de System Grenzen.

D'Prinzipie vun von Neumann Architektur

Digital Computer - e Computer, e Programm raumen datt Programm Uweisungen, Daten liesen, schreiwen regruppéiert, an ëmfaasst och zoufälleg Zougang Erënnerung (insgesamt). Prinzipien vun Architecture vum John von Neumann duergestallt a sengem Wierk "Den éischte Projet." No him, am Programm Erënnerung gespäichert Computeren sech eng Verbesserung iwwer der Kontroll vun Computeren, wéi ENIAC. D'Bestidnis war vun Kader de Schalteren programmed, an Enregistréiere vun der Patch, doraus zu läit Daten a Kontroll Signaler tëscht de verschiddenen funktionell spären. An der Majoriteit vun Erënnerung ass och duerch modern Computeren an dëser Aart a Weis benotzt ginn. Sou Computer Architektur von Neumann ass anescht, zum Beispill, vun Harvard, sou dass et net den Haaptgrond an Cache Erënnerung heescht benotzen.

Virgeschicht

Déi éischt Computeren huet e feste Programm entscheet. Puer ganz einfach Computeren nach dëst Design benotzen oder fir Simplicitéit oder Training Zwecker. Zum Beispill, ass eng Desktop Rechner och e Computer mat e feste Programm. Et kann mat de Grondlage vun Mathematik Aarbecht, mä et kann net esou benotzt ginn e Wuert Prozessor , oder e Spiller erweidert. der fester Maschinn Programm änneren verlaangt rewiring, Restrukturatioun oder Zwangsëmgestaltung vun der Staatsapparat. Déi éischt Computeren sech net sou schmuel, nodeems se fir d'éischt Kéier a fir wëssenschaftlech Zwecker entwéckelt goufen. Reprogramming wossten vill méi spéit an et war e Aarbechten iwwer Prozess, well d'Spär Diagrammer an Geldschäiner a gedronk detailléiert Motiver. Besonnesch schwéier war de Prozess vun Moderniséierung vun der kierperlecher Maschinn Erhuelung Channels. Et huelen kann dräi Wochen Installatioun op ENIAC a versicht et Aarbecht ze maachen.

Eng nei Iddi

Mat engem Computer, e Programm an Erënnerung raumen, geännert alles. Gespäichert an Erënnerung, si Design mat enger Formatioun vun Uweisungen. Dat heescht, datt d'Maschinn direkt eng Formatioun vun Instruktioune kréien kann un de Berechnungen üben.

Den Design vun esou Programmer beschäftegt fir de Self-verbidden Code. Eng vun den éischten Planzen fir esou en Objet war e brauch fir en Algorithmus oder soss gestiermt der Adress Deel vun commandéiert änneren. Hie war am Ufank Motiver manuell gesat. Dëst ass manner wichteg, wann Index Registere an indirekt gemeinsam Charakteristiken vum Computer Architektur vum John von Neumann Maschinnen haat gouf adresséieren. Aneren Utilisatioune - zu opginn dacks benotzt Daten an der Baach vun commandéiert mat direkter Léisungen. Mä de Self-verbidden Code zu engem groussen Deel ass kritiséiert ginn, well et normalerweis schwéier ass ze verstoen an firën. Zousätzlech, bewisen hien och wat vun Reproduktioun an Ganz mélglech vun modern Kontext effikass ze sinn.

Duerch a grouss, d'Fähegkeet kritt den Daten ze Plëséier - dat ass wat mécht assemblers, compilers, assemblers, loaders an aner Instrumenter mat méiglech Objete vun automatiséiert programméiere. Esou ze schwätzen, Programmer ze schreiwen dass Programmer schreiwen. Op eng kleng Skala, Virgäng enorm Input an Wasserstoff Operatiounen, wéi BitBlt-Bild manipulations Ongewéinlech oder Pixel a Jugendlech shaders an modern 3D-Grafiken, goufen gin effikass fonnt ouni Benotzer Equipement ze lafen.

Entwécklung vun engem Konzept vun der Programm Erënnerung gespäichert

Mathematiker Alan Turing, deen no Max Newman d'Ëmwelt bei Cambridge University en Interessi vun de Problem vun mathematesch Logik haten, geschriwwen en Artikel an 1936, et war an der Editioun vun der London Mathematësch Society publizéiert. An et, beschriwwen hien eng hypothetesch Maschinn, déi hien "allgemengt Rechenzäit Maschinn" genannt, an déi elo als universell Turing Maschinn bekannt ass. Si haten onendlech Stockage (an modern Terminologie - Erënnerung), déi souwuel Uweisungen an Donnéeën aus, déi geschaf gouf an der Architektur. Von Neumann gouf bei enger Zäit mat Turing besser wann hien e Besuch Professer op Cambridge an 1935 war, an an der natierlech um Turing Institut fir Détailléiert Sécuritéit zu Princeton (New Jersey) an 1936-1937 säi Dokterthes Ofschloss summa vun de Géigner.

Onofhängeg Ji Presper Eckert an Dzhon Mochli, deen op der Universitéit vun Pennsylvania ENIAC School elektresche Engineering entwéckelt, geschriwwen iwwert d'Konzept vun der Maschinn, déi de Programm an Erënnerung am Dezember 1943 Geschäfter. Wann eng nei Maschinn Planung, der EDVAC, geschriwwen Eckert am Januar 1944, datt et d'Donnéeën an Programmer an déi nei Apparat addressable Erënnerung benotzt Metallkugele Merkur Retard Geschäft gëtt. Et war déi éischte Kéier de Bau vun enger Praxis Maschinn dass de Programm an Erënnerung Geschäfter hunn proposéiert ginn. An der selwechter Zäit, hien an Mauchly sech net bewosst vun der Aarbecht vun Turing (poséiert ënnendrënner).

Computer Architektur: Von Neumann Prinzip

Von Neumann war an der "Manhattan Project" an der National Labo, Los Alamos Équipe, déi e grousse Montant vun Berechnung néideg. Et ugezunn him op de Projet am Summer 1944 ENIAC. Et waren hien d'Diskussiounen iwwert d'Entwécklung EDVAC Computer. An dëser Grupp, huet hien e Pabeier Recht "Eng éischte Projet Rapport iwwert d'EDVAC», op Basis vun der Aarbecht vun Eckert an Mauchly. Et war Nomoi wann sengem Kolleg Goldstein Projet mat von Neumann verdeelt (iwwregens, Eckert an Mauchly goufen dës Annonce entsat). Dëst Dokument ass vun Dosende vu Kollegen von Neumann an Amerika an Europa an huet e staarken Impakt op déi nächst Etapp vun Computer Entwécklung liesen.

D'fundamental Prinzipie vun von Neumann Architektur, wéi an der Formatioun eraus "éischte Projet," verdengten grouss Popularitéit, iwwerdeems Turing hirem Rapport iwwert d'elektronesch Rechner Daach, déi am Detail am Déifbau an programméiere beschriwwe gouf. Et gouf en Dënschdeg an Presentatioun vun den Auto an d'Auteur, deen de Automatesch Rechenzäit Engine (ACE) genannt gouf. Hien presentéiert et op den exekutive Comité vun der British National Kierperlech Labo, 1946. No engem iwwerdeems och goufen der erfollegräich Ëmsetzung vun de verschiddenen ACE Motiver produzéiert.

Start Projeten

An de Projet vum von Neumann an Turing Dokumenter beschreift e Computer an Erënnerung engem spezifesche Programm raumen, mä den Artikel Von Neumann grouss Circulatioun an der Gesellschaft erreecht, a Computer Architektur gouf den John von Neumann Architektur bekannt.

An 1945 Professer Neumann, deen dann am Déifbau Schoul zu Philadelphia geschafft, wou hien éischt gebaut gouf ENIAC, erausginn am Numm vu senge Kollegen Rapport iwwert d'logesch Design vun digitale Computeren. De Rapport stellt eng zimlech detailléiert Propose fir de Bau vun der Maschinn, déi als EDVAC bekannt zanter ginn huet. Si hu just kuerzem an Amerika gegrënnt ginn, mä e Rapport d'Kreatioun vun der von Neumann EDSAC inspiréiert huet.

Maniacs an Joniacs

An 1947, publizéiert Burks, Goldstein a von Neumann anere Rapport deen de Bau vun engem aneren Typ vun Auto (dës Kéier parallel) Daach, déi supposéiert war extrem séier erwisen, vläicht gin, bis 20.000 Operatiounen pro Sekonn ze droen huet. Se feststellen, dass d'ongeléiste Problem an de Bau vun et der Entwécklung vun enger gëeegenter Erënnerung war, all d'Inhalter vun deenen muss direkt sinn ginn. Éischt, proposéiert si eng speziell Vakuum eraus ze benotzen, de Selectron genannt, déi op der Princeton Labo erfonnt war. Wéi iech sinn deier, an se ganz schwéier maachen, virun allem wann Dir dës Architektur sinn benotzt. Von Neumann decidéiert dono en Auto Erënnerung d'baséiert op Williams ze bauen. Dës Maschinn, déi am Juni 1952 um Princeton fäerdeg war, huet dicht bekannt Maniac (oder just Maniacs) ginn. Seng Design ass vun der hannert op de Bau vun der Broscht Dosen oder méi ähnlech Apparater inspiréiert, déi elo an Amerika gebaut ginn an Comic Johniacs genannt.

Kreatioun Prinzipien

Ee vun de stäerkste modern digital Computeren, embodying Entwécklung a Verbesserung vun der Technik vun automatesch elektronesch Berechnung huet an der National Kierperlech Labo, Teddington bewisen ginn, wou et entworf a gouf vun engem klenge Grupp vu Mathematiker, Ingenieuren a Fuerschung Ingenieuren, mat der Hëllef vun enger Zuel vu Produktioun Ingenieuren aus dem englesch Elektresch gebaut Company Ltd. D'Equipement ass nach am Labo, mä just als Prototyp vun engem vill méi groussen Planz, déi als Automatesch Rechenzäit Engine bekannt ass. Awer, trotz der relativ klenger Gewiicht an Inhalt vun nëmmen 800 thermionic Jesuskand, ass et eng extrem schnell a villsäiteger Zielen Maschinn.

Basis Konzepter a mythologesch Prinzipien Berechnung Maschinnen benotzt goufen duerch Dr. Turing op der Basis vun der selwechter London Mathematësch Society an 1936 formuléiert, mä am UK op esou Maschinnen Aarbecht ass vum Krich opgeschobe ginn. an der National Kierperlech schafft Dr. Vormsli, Superintendent vum Departement fir Mathematik Labo, 1945, weider d'Examen vun den Problemer vun esou Apparaten schafen. Hien huet sech d'Turing a seng kleng Equipe vun Experten, a bis de 1947 virleefeg Planung war genuch fortgeschratt d'Schafe vun engem spezielle Grupp ze berechtegen.

Déi éischt Computeren op der von Neumann Architektur

Den éischte Projet beschreift eng Method vun villen Universitéiten an Entreprisen benotzt gouf hiren eegene Computer ze bauen. Dorënner, hunn nëmmen ILLIAC ORDVAC an kompatibel Uweisunge baut.

Klassescher von Neumann Architektur war zu Manchester kleng experimentell Maschinn (SSEM) duergestallt, Asteroid Baby op der Universitéit vu Manchester, déi hiren éischte Succès starten vum Apparat gemaach, dass de Programm Erënnerung hält, 21 Juni 1948.

EDSAC Universitéit vu Cambridge, déi éischt praktesch elektronesch Computer vun dëser Aart, war am Mee 1949 erfollegräich éischte Kéier lancéiert.

D'Entwécklung vun der geschaf Modeller

IBM SSEC haten d'Geleeënheet d'Instruktioune wéi Donnéeën ze betruecht a war ëffentlech 27. Januar bewisen, 1948. Dës Fäegkeet ass am US Pat affirméiert. Mä et war deelweis electromechanical Maschinn, anstatt eng komplett elektronesch. An der Praxis, goufen d'Instruktioune vum Pabeier Metal wéinst senge limitéiert Erënnerung liesen.

Baby war déi éischt komplett elektronesch Computer gespäichert de Programmer ze lafen. Et an déi Programm Géigespiller fir 52 Minutten, 21 Juni 1948 nom Start an engem einfache Berechnung der Berechnung Partitur déi weist, datt déi zwou Zuelen coprime sinn.

ENIAC gouf geännert fir liesen-nëmmen als Ongewéinlech Computer ze schaffen, mä op déi selwecht Architektur, an huet vum 16. September 1948, an der lancéiere vun Adele Goldstein Programm organiséiert mat der Hëllef vun von Neumann bewisen ginn.

BINAC ass puer Test Programmer am Februar, Mäerz an Abrëll 1949, obwuel et net bis September 1949 fäerdeg war. Zousätzlech, goufen Test leeft duerchgefouert (puer Erfolleg) aner elektronesch Computeren, déi vun der Architektur charakteristesche ass. Von Neumann, iwwregens, an weider op den "Manhattan" Projet ze schaffen. Dat ass esou eng villsäiteger Mann.

Evolutioun vun der Bus System Architektur

Duerch d'Joerzéngten, schonn an den 60er a 70er, hun am Allgemengen Computeren kleng ginn a séier geplatzt an eng Evolutioun, déi de Computer Architektur von Neumann weiderentwéckelt huet. Zum Beispill, erlaabt den Affichage vun der Input an Wasserstoff Erënnerung déi jeeweileg Apparater, Daten, an Uweisungen wéi an de System ze intégréieren, déi verschafft ginn, an Erënnerung bleiwen. E Bus System kann engem tip System mat méi kleng fir benotzt ginn. Dëst ass heiansdo de "genug mecht" vun Architektur genannt. Zu Kierzunge Joerzéngten, heiansdo einfach microcontrollers benotzen d'Käschten a Gréisst do net e puer Funktiounen vun engem typesch Modell fir ze reduzéieren. Mee grouss Computeren verfollegen der etabléierter Architektur, nodeems se Fonctiounen hunn dobäi Leeschtung ze verbesseren.