Arhitectura Von Neumann

De la Wikipedia, enciclopedia liberă.
Salt la navigare Salt la căutare
Fără surse!
Această intrare sau secțiune despre subiectul computerelor nu citează sursele necesare sau cei prezenți sunt insuficienți .
Puteți îmbunătăți această intrare adăugând citate din surse de încredere în conformitate cu liniile directoare privind utilizarea surselor .

Arhitectura Von Neumann este un tip de arhitectură hardware pentru calculatoare digitale programabile cu program stocat care partajează datele programului și instrucțiunile programului în același spațiu de memorie , în contrast cu arhitectura Harvard în care datele programului și instrucțiunile programului sunt stocate separat spații de memorie.

Istorie

Arhitectura lui Von Neumann poartă numele matematicianului și informaticianului John von Neumann , care a contribuit inițial la dezvoltarea acesteia pentru EDVAC și ulterior la adaptat pentru mașina IAS . EDVAC este un computer electronic construit de Moore School of Electrical Engineering (un fost colegiu al Universității din Pennsylvania ) [1] comandat de Departamentul Ordnance (un fost Departament al Armatei Statelor Unite ). [2] Mașina IAS este, de asemenea, un computer electronic, dar a fost construită de Institutul pentru Studii Avansate .

John von Neumann nu a fost principalul proiectant al EDVAC, ci cel care a descris arhitectura EDVAC în raport Primul proiect al unui raport despre EDVAC din 30 iunie 1945 . Mai târziu, matematicianul Herman Goldstine , îndrumător la Școala Moore de Inginerie Electrică pentru Departamentul de Obiecte, a distribuit copii ale acestui raport în multe universități din Statele Unite ale Americii. Arhitectura hardware a EDVAC a devenit astfel domeniu public și Prima versiune a raportului despre EDVAC a devenit textul de referință pentru o nouă generație de computere bazate pe arhitectura hardware a EDVAC. Drept urmare, această arhitectură a devenit cunoscută sub numele de „arhitectură von Neumann”, trezind nemulțumirea printre alți designeri EDVAC.

Deși arhitectura von Neumann a fost dezvoltată pentru EDVAC, EDVAC nu a fost primul computer de operare din istorie bazat pe arhitectura von Neumann. Înainte de EDVAC, următoarele computere bazate pe arhitectura von Neumann au devenit operaționale:

EDVAC a fost livrat Laboratorului de Cercetare Balistică în august 1949, dar a devenit operațional abia în 1951 din cauza unor defecțiuni descoperite abia mai târziu.

În deceniile anilor 1960 și 1970, computerele în general au devenit mai mici și mai rapide, ceea ce a dus la unele evoluții ale arhitecturii lor. De exemplu, memoria I / O mapată permite ca dispozitivele de intrare și ieșire să fie tratate la fel ca memoria. Uneori, o singură magistrală de sistem este utilizată pentru a furniza un sistem modular cu costuri mai mici. Aceasta este uneori numită „raționalizare” a arhitecturii. În deceniile următoare, microcontrolerele simple au omis uneori caracteristicile modelelor pentru a reduce costurile și dimensiunea. Funcțiile pentru performanțe superioare au fost adăugate computerelor mai mari.

Descriere

Arhitectura Von Neumann
Schema arhitecturii magistralei de sistem, evoluția celei a lui von Neumann

Schema se bazează pe cinci componente fundamentale:

  1. Unitate centrală de procesare (CPU) , care la rândul său este împărțită în unitate aritmetică și logică ( ALU sau unitate de calcul) și unitate de control ;
  2. Unitate de memorie , destinată ca memorie de lucru sau memorie principală ( RAM , memorie cu acces aleator);
  3. Unitate de intrare , prin care datele sunt introduse în computer pentru a fi procesate;
  4. Unitate de ieșire , necesară pentru ca datele procesate să fie returnate operatorului;
  5. Autobuz , un canal care conectează toate componentele împreună.

Aceste cinci unități fundamentale sunt grupate la rândul lor în patru categorii:

  1. Subsistem de interfață, care oferă conexiunea la perifericele computerului, permițând schimbul de informații între computer și lumea exterioară;
  2. Subsistem de stocare, care stochează și oferă acces la date și programe care urmează să fie executate, devenind un pasaj fundamental pentru informații în interior și în exterior;
  3. Subsistemul de procesare, care efectuează instrucțiunile pentru prelucrarea datelor și îndeplinește, de asemenea, o funcție de control;
  4. Autobuze care efectuează funcții de transfer de date și informații între diferitele componente ale computerului.

În interiorul ALU există un registru numit acumulator , care acționează ca o punte între intrare și ieșire datorită unei instrucțiuni speciale care încarcă un cuvânt din memorie în acumulator și invers. Este important să subliniem că această arhitectură, spre deosebire de altele, se distinge prin caracteristica stocării în interiorul unității de memorie, atât datele programelor în execuție, cât și codul acesteia din urmă.

Cu toate acestea, trebuie remarcat faptul că aceasta este o schemă foarte concisă, deși foarte puternică și expresivă: gândiți-vă doar că computerele moderne utilizate în mod obișnuit sunt proiectate conform arhitecturii von Neumann. De fapt, reglementează nu numai mulțimile, ci întreaga arhitectură logică internă a acestora sau aranjarea porților logice , cel puțin în ceea ce privește partea elementară pe care s-au dezvoltat progresiile ulterioare.

De asemenea, atunci când vorbim despre unitățile de memorie ne referim la memoria primară , în timp ce amintirile de masă sunt considerate dispozitive I / O. Motivul pentru aceasta este mai presus de toate istoric, ca în anii patruzeci , epoca la care această arhitectură datează din urmă, tehnologia nici nu permitea asumarea unor dispozitive precum hard disk -uri , CD-ROM-uri , DVD-ROM-uri sau chiar doar benzi magnetice , dar și tehnic, dacă se consideră că, de fapt, datele care urmează a fi procesate trebuie, în orice caz, să fie încărcate în RAM , indiferent dacă provin de la tastatură sau de pe hard disk.

Notă

  1. ^ Școala Moore de inginerie electrică a fuzionat cu alte departamente ale Universității din Pennsylvania. Descendentul actual al Școlii Moore de inginerie electrică este Școala de inginerie și științe aplicate .
  2. ^ Departamentul Ordnance a devenit Corpul Ordnance .

Elemente conexe

Alte proiecte

linkuri externe

  • ( EN ) Emulatorul mașinii Von Neumann , la domiciliu.gna.org . Adus la 15 februarie 2008 (arhivat din original la 19 februarie 2008) .
  • ( RO ) Emulatorul de mașini JOHNNY Von Neumann special pentru predare (Open Source)
Informatică Portal IT : accesați intrările Wikipedia care se ocupă cu IT
Adus de la „ https://it.wikipedia.org/w/index.php?title=Architettura_di_von_Neumann&oldid=121006816 ”