Всё сдал! - помощь студентам онлайн Всё сдал! - помощь студентам онлайн

Учебные материалы
для студентов и школьников

Принципы фон Неймана

  1. Архитектура фон Неймана
  2. Принципы фон Неймана на практике

Уточнение 1.
В 1946 г Д.фон Нейман из США сформулировал новые подходы к работе ЭВМ и архитектуре, которым со временем присвоили название «фон-неймановской». Архитектура стала базой почти всех компьютеров новых поколений. Конечно, архитектура того времени претерпела значительные изменения, но все же отличия лучше анализировать как изменения, а не радикально другую архитектуру.

Фон Нейман сформулировал 5 основных принципов:

  • Двоичная система в ЭВМ. Ее главное достоинство, в сравнении со стандартной, в том, что арифметические и логические счисления проходят намного проще. Стоит отметить, что фон Нейман в этом вопросе не стал первооткрывателем. В ЭВМ $Z1-Z4$, разработка которых стартовала в 1938 году в Германии, уже применялась двоичная система.
  • Память в устройстве представляет собой линейную последовательность элементов (ячеек), при этом каждой присвоен адрес. Другие компоненты могут помещать данные в любой элемент, считывать их, обращаясь к нему по ее адресу. Такой принцип определяет возможность работы с переменными.
  • Программное управление. Работа ЭВМ подчиняется программе, хранящейся в памяти, при этом участие человека не обязательно. Исключение - ситуации, когда участие заложено в ее суть, к примеру, ввод определенных данных. Чтобы лучше понять принцип действия таких программ, можно провести параллель с калькулятором. При этом любая команда сама определяет, какой будет следующий шаг, или дальнейшая команда будет выполняться из элемента, находящегося рядом. Процесс продолжается до того момента, пока программа не подойдет к концу.
  • Память компьютера предназначена для хранения данных и программ. Компьютер не способен определять, что именно локализовано в элементе. Это определяет возможность выполнения над командами и данными одних и тех же действий. Компьютер не способен установить, что содержится в конкретной ячейке. И команды программы, и данные кодируются в двоичной системе счисления, то есть одинаково записываются. Так что есть ситуации, в которых над обоими видами информации можно выполнять одинаковые действия. Как результат, команды программы могут быть получены от предыдущей. Из этого принципа исходит другой - принцип сохранности программы в памяти вместе с данными. Это предопределяет сравнительную простоту изменения программы. Для ЭВМ, созданных до того, как фон Нейман сформулировал принципы, перепрограммирование было либо априори невозможным, либо для его реализации требовалось переключать перемычки на панели, что могло занять до нескольких суток.
  • Условный переход. Независимо от того, что команды идут друг за другом, в них есть возможность переходить к любому участку кода.
banner

Не нашли что искали?

Просто напиши и мы поможем

Архитектура фон Неймана

Архитектура ЭВМ фон Неймана включает:

  • Запоминающее устройство (ЗУ).
  • Арифметико-логический блок (АЛБ).
  • Управляющее устройство (УУ).
  • Устройство ввода-вывода.
Уточнение 2
Программы и данные попадают в ЗУ через АЛБ. Команды программы помещаются в соседствующие ячейки, в то время, как для данных выбирается любое местоположение. Ячейки могут локализоваться как в основной памяти, так и в дополнительных устройствах. Такие ячейки получили название регистры. К примеру, АЛБ способен считывать данные из ячейки памяти и помещать их в собственный регистр. Также он может проводить в собственных регистрах операции над данными: совмещать 2 регистра.

К каждому ЭВМ прилагается список операций, которые могут проводиться с его помощью. Команда имеет следующую структуру:

  • Определение операции.
  • Определение адресов ячеек, откуда берутся данные для проведения операции.
  • Определение адресов ячеек памяти, куда сохраняются итоги.

Программа включает финальную команду для завершения. АЛБ проводит перечисленные в командах операции, и итоги записывает на ЗУ, или устройство вывода. Роль УУ - перенаправлять сигналы между составными частями, и принимать отчет об их состоянии. У последнего имеются собственные регистры, в том числе - специальный регистр команд. В нем содержаться номер той команды, которая восполняется в данную секунду. Когда она завершена, счетчик увеличивает значение на 1.

Сложно разобраться самому?

Попробуй обратиться за помощью к преподавателям

banner

Принципы фон Неймана на практике

Electronic Delay Storage Automatic calculator - первая машина, воплотившая перечисленные выше принципы на практике. Ее разработкой занимались сотрудники Кембриджского университета, и завершили работу в 1949 году. ЭВМ, созданные впоследствии, также производились на базе описанной архитектуры. На территории Советского Союза в 1951 году была создана ЭВМ МЭМС, более всего походившая на машины, созданные по принципам фон Неймана. Главным руководителем стал С.А.Лебедев.

В компьютерах последних поколений все так же применяется двоичная система, принципы автоматической работы и сохранности. Оставшиеся 2 принципа применяются в отдельных случаях.

Есть модели, способные устанавливать отличия между данными и программами. В таких компьютерах ячейки не просто хранят информацию, но и имеют метку, указывающую на характер ее содержимого.  Чтобы сэкономить память, метки устанавливаются не на каждую ячейку, а на их последовательность, что дает возможность различать команды и данные.

Во многих современных компьютерах нарушаются принципы однородности и линейности. К примеру, память состоит из 2 частей с независимыми адресами ячеек, или ячейки в принципе без адресов (ассоциативная память).

Все модели новых поколений, у которых больше 1 процессора, не выполняют команды последовательно. У таких компьютеров есть возможность выполнять сразу несколько команд, при этом они могут относиться к одной программе, или к разным.

Уточнение 3
Только в 2015 году заявили о разработке нового процессора, в котором архитектура радикально отличается от фон-неймановской. Согласно заявлению его создателей, он способен применять для вычислений и хранения результатов одну локацию, что позволяет экономить энергию на обменах данными между процессором и запоминающим устройством. Такой принцип позволяет решать задачу, на которую раньше уходило 10 млрд итераций за 10 млн итераций.

Не нашли нужную информацию?

Закажите подходящий материал на нашем сервисе. Разместите задание – система его автоматически разошлет в течение 59 секунд. Выберите подходящего эксперта, и он избавит вас от хлопот с учёбой.

Гарантия низких цен

Все работы выполняются без посредников, поэтому цены вас приятно удивят.

Доработки и консультации включены в стоимость

В рамках задания они бесплатны и выполняются в оговоренные сроки.

Вернем деньги за невыполненное задание

Если эксперт не справился – гарантируем 100% возврат средств.

Тех.поддержка 7 дней в неделю

Наши менеджеры работают в выходные и праздники, чтобы оперативно отвечать на ваши вопросы.

Тысячи проверенных экспертов

Мы отбираем только надёжных исполнителей – профессионалов в своей области. Все они имеют высшее образование с оценками в дипломе «хорошо» и «отлично».

1 000 +
Новых заказов каждый день
computer

Гарантия возврата денег

Эксперт получил деньги, а работу не выполнил?
Только не у нас!

guarantees

Безопасная сделка

Деньги хранятся на вашем балансе во время работы над заданием и гарантийного срока

guarantees_shield

Гарантия возврата денег

В случае, если что-то пойдет не так, мы гарантируем возврат полной уплаченой суммы

Отзывы студентов о нашей работе

311 861 оценка star star star star star
среднее 4.9 из 5
УрФУ
Спасибо за работу , всё в срок и без замечаний . Всем рекомендую данного исполнителя.
star star star star star
МИИТ
Спасибо большое Анне! Она меня спасла. Выполнила работу за одну ночь, ответственно подошла...
star star star star star
ИвГУ
Спасибо! Помогли с онлайн, решения переданы вовремя, аккуратно оформлено, Ждем проверки.
star star star star star
Вы студент и хотите заказать работу, прямо сейчас без наценки и посредников?
Закажи индивидуальную работу за 1 минуту!

«Всё сдал!» — безопасный онлайн-сервис с проверенными экспертами


Сайт работает по московскому времени:

Вход или
регистрация
Регистрация или
Не нашли, что искали?

Заполните форму и узнайте цену на индивидуальную работу!

Файлы (при наличии)

    это быстро и бесплатно