Принципы фон Неймана

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

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.

Не нашли то, что искали?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип работы Выберите тип работыКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

Архитектура фон Неймана

Архитектура ЭВМ фон Неймана включает:

• Запоминающее устройство (ЗУ).
• Арифметико-логический блок (АЛБ).
• Управляющее устройство (УУ).
• Устройство ввода-вывода.

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?

Попробуйте обратиться за помощью к преподавателям

Тип задания Выберите тип заданияКонтрольнаяРешение задачКурсоваяРефератОнлайн-помощьТест дистанционноДипломЛабораторнаяЧертежОтчет по практикеЭссеОтветы на билетыПрезентацияПеревод с ин. языкаДокладСтатьяСочинениеМагистерская диссертацияКандидатская диссертацияБизнес-планПодбор литературыШпаргалкаПоиск информацииРецензияДругое

Предмет

E-mail

Узнать стоимость

это быстро и бесплатно

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.