Von Neumann arkitektura: kasaysayan sa panghitabo sa termino

Ang arkitektura sa von Neumann, nga nailhan usab ingon sa mga von Neumann modelo, o Princeton arkitektura, base sa pamaagi nga gihulagway diha sa 1945, matematiko ug pisiko Juan von Neumann sa report "Ang unang draft" sa usa ka computer EDVAC.

Ang sa sirkito arkitektura

Ang report nga gihulagway sa von Neumann arkitektura diagram sa electronic digital computer uban sa mga bahin nga naglangkob sa pagproseso mga yunit, nga naglangkob:

• sa usa ka aritmetik katarungan yunit;
• rehistro sa processor;
• sa kontrol yunit nga naglangkob sa usa ka pahamatngon Register ug ang programa kontra;
• usa ka handumanan alang sa pagtago sa data;
• sa usa ka eksternal nga storage device;
• input ug output mekanismo.

Ang kahulogan sa kalamboan naglangkob sa kamatuoran nga sa bisan unsa nga impormasyon gitipigan sa impormasyon computer magamit sa programa, sa diin ang operasyon, ang pinili nga data dili nanaghoni sa mao nga panahon, tungod kay sila sa pagpakigbahin sa usa ka komon nga bus. Kini gihisgotan diha sa "unang draft", nga naghulagway sa siyentista hunahuna mahitungod sa kon unsa arkitektura kinahanglan nga. Von Neumann gitawag kini nga kahimtang "ungot", nga sa kanunay limitasyon sa performance sa sistema.

Ang mga baruganan sa von Neumann arkitektura

Digital computer - sa usa ka computer, pagtago sa usa ka programa nga naglangkob sa mga panudlo sa programa, data pagbasa, pagsulat, ug naglakip usab sa random access sa panumduman (RAM). Baruganan sa Arkitektura sa Juan von Neumann gilatid diha sa iyang buhat "Ang una nga proyekto." Sumala sa kaniya, computer gitipigan diha sa panumdoman programa mao ang usa ka kalamboan sa sa kontrol sa mga computer, sama sa ENIAC. ulahing Ang programa pinaagi sa paghimo sa mga pagbalhin, ug pagsal-ot sa patch, nga miresulta sa ruta sa data ug sa pagkontrol sa signal sa taliwala sa mga nagkalain-laing mga operatiba bloke. Sa kadaghanan sa mga handumanan gigamit usab sa modernong computer sa niini nga paagi. Mao kini ang computer arkitektura von Neumann mao ang lain-laing mga, alang sa panig-ingnan, gikan sa Harvard, aron nga kini dili paggamit sa mga nag-unang ug cache sa panumduman.

sa naunang kasaysayan

Ang unang mga computer nga gihatag sa usa ka natudlong nga programa. Pipila ka yano nga mga computer sa gihapon sa paggamit niini nga disenyo o alang kayano o pagbansay-bansay nga mga katuyoan. Pananglitan, ang usa ka desktop calculator mao usab ang usa ka computer uban sa usa ka pihong programa. Kini makahimo sa pagtrabaho uban sa mga sukaranan sa mga matematika, apan dili kini mahimong gamiton ingon nga usa ka pulong processor , o sa usa ka dula console. Ang pag-usab sa natudlong makina nga programa nagkinahanglan rewiring, restructuring o pag-reorganisar sa apparatus. Ang unang mga computer ang mga dili kaayo pig-ot nga, ingon nga sila na og alang sa unang panahon ug alang sa siyentipikanhong mga katuyoan. Reprogramming nagpakita sa daghan nga sa ulahi, ug kini mao ang usa ka hago nga proseso, sukad sa dayagram block ug banknotes ug katapusan detalyado nga mga desinyo. Ilabi na lisud nga mao ang proseso sa modernisasyon sa pisikal nga makina recovery channels. Kini aron pagkuha sa instalar sa tulo ka semana sa ENIAC ug naningkamot sa paghimo niini nga trabaho.

Usa ka bag-o nga ideya

Uban sa usa ka computer, pagtago sa usa ka programa sa handumanan, ang tanang butang nausab. Gitipigan sa panumdoman, sila disenyo sa usa ka hugpong sa mga mga instruksyon. Kini nagpasabot nga ang mga makina mahimo diha-diha dayon og usa ka hugpong sa mga instruksiyon sa pagtuman sa mga kalkulasyon.

Ang disenyo sa maong mga programa may kalabutan sa sa-sa-kaugalingon pag-usab sa code. Usa sa unang mga mga tanom alang sa maong usa ka butang mao ang usa ka panginahanglan alang sa usa ka algorithm aron sa pagdugang sa o kon dili mag-usab sa address nga bahin sa mga sugo. Siya sa kamut gibutang sa sayo sa mga laraw. Kini nahimong dili kaayo importante sa diha nga index rehistro ug dili-direkta pagtubag nahimong komon nga mga kinaiya gipanag-iya sa computer arkitektura sa Juan von Neumann makina. Ang ubang mga gamit - sa sal-ot sa kanunay nga gigamit data sa sapa sa mga sugo uban sa diha-diha nga mga solusyon. Apan ang-sa-kaugalingon pag-usab code sa usa ka dako nga gidak-on nga pagsaway tungod kay kini mao ang kasagaran lisud nga sa pagsabut ug debug. Dugang pa, siya usab napamatud-an nga epektibo sa mga termino sa hulad, kopya ug caching laraw sa modernong processors.

Pinaagi sa ug dako, ang katakos sa pagtratar sa mga panudlo ingon nga data - kini mao ang naghimo sa assemblers, nagtigom, assemblers, payloader ug uban pang mga instrumento sa uban sa posible nga mga butang sa automated programming. Mao nga sa pagsulti, sa pagsulat sa mga programa nga pagsulat sa mga programa. Sa usa ka mas gamay nga scale, nagbalik-balik nga grabe input ug output operasyon, sama sa manipulations BitBlt-larawan karaang o pixel ug vertex shaders sa modernong 3D-graphics, nakaplagan nga mahimong epektibo sa pagdagan nga walay user ekipo.

Development sa usa ka konsepto nga gitipigan sa handumanan nga programa

Matematiko Alan Turing, nga may usa ka interes sa sa problema sa matematika katarungan human sa lectures Max Newman ni sa Cambridge University, misulat sa usa ka artikulo sa 1936, kini gipatik sa edisyon sa London Mathematical Society. Sa niini, gihulagway niya ang usa ka hypothetical makina, nga iyang gitawag nga "universal Computing machine", ug nga karon nailhan nga usa ka universal Turing machine. Siya adunay walay kinutuban nga storage (sa modernong terminolohiya - panumdoman), nga naglangkob sa duha mga panudlo ug data, nga gilalang ug ang arkitektura. Von Neumann nahimong pamilyar sa Turing sa usa ka panahon sa diha nga siya usa ka pagbisita sa propesor sa Cambridge sa 1935, ug sa dagan sa pagdepensa sa iyang doctoral dissertation sa Turing Institute alang sa Advanced Pagtuon sa Princeton (New Jersey) sa 1936-1937.

Sa kinaugalingon Ji Presper Eckert ug Dzhon Mochli, nga naugmad ENIAC School sa Electrical Engineering sa University of Pennsylvania, misulat mahitungod sa konsepto sa makina, nga mga tindahan sa mga programa sa handumanan sa Disyembre 1943. Sa diha nga ang nagplano sa usa ka bag-o nga makina, ang EDVAC, Eckert misulat sa Enero 1944 nga kini tindahan sa mga data ug mga programa sa bag-ong device addressable handumanan sa paggamit sa metallic mercury paglangan. Kini mao ang unang higayon nga ang pagtukod sa usa ka praktis machine nga mga tindahan sa mga programa sa handumanan nga gisugyot. Sa samang panahon, siya ug Mauchly wala nahibalo sa mga buhat sa Turing (gihulagway sa ubos).

Computer arkitektura: Von Neumann baruganan

Von Neumann si nalambigit sa "Manhattan Project" sa National Laboratory sa Los Alamos, nga gikinahanglan sa usa ka dako nga kantidad sa pagkuwenta. Kini nadani siya sa proyekto sa ting-init sa 1944 ENIAC. Didto siya miapil sa mga panaghisgot sa pagpalambo EDVAC computer. Sulod niini nga grupo, siya misulat og usa ka papel nga nag-ulohang "Usa ka unang draft report sa EDVAC», base sa buhat sa Eckert ug Mauchly. Kini mao ang wala pa mahuman nga sa dihang ang iyang kauban Goldstein-apod-apod proyekto uban sa von Neumann (sa dalan, Eckert ug Mauchly mga nakurat kini nga balita). Kini nga dokumento nga mabasa sa mga dosena sa mga kauban von Neumann sa Amerika ug Uropa ug may usa ka lawom nga epekto sa sa sunod nga yugto sa computer development.

Ang nag-unang mga baruganan sa von Neumann arkitektura, ingon sa gipahayag diha sa "unang draft," nakaangkon halapad popular, samtang Turing mitabon sa iyang report sa electronic calculator, nga gihulagway diha sa detalye sa engineering ug sa programming. Kini nga nag-ingon ug sa presentasyon sa sakyanan sa tagsulat, nga gitawag sa Automatic Computing Engine (ACE). gipresentar niya kini sa executive committee sa British National Pisikal nga Laboratory sa 1946. Human sa usa ka samtang bisan sa malampuson nga pagpatuman sa mga nagkalain-laing mga mga laraw ACE gihimo.

Sugdi mga proyekto

Ug ang proyekto sa von Neumann ug Turing dokumento naghubit sa usa ka computer pagtago sa panumdoman sa usa ka piho nga programa, apan ang artikulo Von Neumann nakab-ot sa mas dako nga sirkulasyon sa katilingban, ug sa computer arkitektura nailhan ingong Juan von Neumann arkitektura.

Sa 1945, si Propesor Neumann, kinsa nagtrabaho sa engineering eskwelahan sa Philadelphia, diin siya unang ENIAC gitukod, nga gi-isyu alang sa iyang mga kauban report sa lohikal disenyo sa digital computer. Ang report naghatag og usa ka minatarong, sa maayohon detalyado nga proposal alang sa pagtukod sa makina, nga sukad nailhan ingon nga ang mga EDVAC. Siya lamang bag-o lang nga natukod sa Amerika, apan ang usa ka taho nga dinasig sa paglalang sa von Neumann EDSAC.

Maniacs ug Joniacs

Sa 1947, Burks, Goldstein ug von Neumann gipatik sa laing taho nga mitabon sa pagtukod sa laing matang sa sakyanan (niining panahon sa parallel), nga unta hilabihan sa pagpuasa, makahimo, tingali, aron sa pagdala sa ngadto sa 20,000 ka operasyon matag ikaduha. Sila nakamatikod nga ang mga wala masulbad nga problema sa pagtukod niini mao ang kalamboan sa usa ka angay nga handumanan, ang tanan nga ang mga sulod sa nga kinahanglan nga diha-diha dayon anaa. Una, sila gisugyot sa paggamit sa usa ka espesyal nga lunang, haw-tube, nga gitawag sa mga Selectron, nga minugna sa Princeton laboratoryo. Ang maong mga tubo nga mga mahal, ug sa paghimo kanila sa lisud kaayo, ilabi na kon ikaw naggamit niini nga arkitektura. Von Neumann sunod mihukom sa pagtukod sa usa ka sakyanan base sa ni Williams panumdoman. Kini nga makina, nga nahuman sa Hunyo 1952 sa Princeton, nahimong kaylap nga nailhan madasigon kaayo (o lang Maniacs). Ang mga disenyo dinasig sa tiglalang sa pagtukod sa katunga-nga-dosena o labaw pa sa susamang mga lalang, nga karon gitukod sa Amerika ug gitawag komik Johniacs.

sa mga baruganan sa paglalang

Usa sa labing modernong digital computer, nagpakita kalamboan ug kalamboan sa mga teknik sa automatic electronic pagsuma nga gipakita sa National Pisikal nga Laboratory sa Teddington, diin kini gidisenyo ug gitukod sa usa ka gamay nga grupo sa mga matematiko, engineers ug research engineers, uban sa tabang sa usa ka gidaghanon sa mga inhenyero sa produksyon gikan sa Iningles Electric Company Ltd. ekipo mao ang pa sa laboratoryo, apan lamang ingon sa usa ka prototype sa usa ka daghan nga mas dako nga tanom, nga nailhan ingon nga ang mga Automatic Computing Engine. Apan, bisan pa sa medyo gamay nga gibug-aton ug sa sulod sa lamang sa 800 thermionic balbula, kini mao ang usa ka hilabihan sa pagpuasa ug daghag gamit ihap machine.

Basic konsepto ug abstract sa mga baruganan sa kalkulasyon sa paggamit sa makina nga formulated ni Dr. Turing sa basehan sa sa mao gihapon nga London Mathematical Society sa 1936, apan ang pagbuhat sa maong mga makina sa UK nga nalangan sa gubat. Sa 1945, ang pagsusi sa mga problema sa pagmugna sa maong mga lalang nga nagpadayon sa National Pisikal nga Laboratory Dr. Vormsli, Superintendent sa Department of Mathematics Laboratory. Siya miapil sa Turing ug sa iyang gamay nga grupo sa mga eksperto, ug ngadto sa 1947 preliminary pagplano mao ang igo abante sa pagpakamatarong sa pagtukod sa usa ka espesyal nga grupo.

Ang unang mga computer sa von Neumann arkitektura

Ang unang proyekto naghubit sa usa ka laraw nga gigamit sa daghang mga unibersidad ug korporasyon sa pagtukod sa ilang kaugalingon nga mga computer. Lakip kanila, lamang ILLIAC ORDVAC ug compatible pahamatngon sets.

Classical von Neumann arkitektura nalakip sa Manchester gamay nga eksperimento machine (SSEM), gianggaan Baby sa University of Manchester, nga gihimo sa unang malampuson nga paglusad sa mga lalang nga naghupot sa mga programa sa panumduman, 21 Hunyo 1948.

EDSAC University sa Cambridge, ang unang praktikal nga electronic computer sa niini nga matang, malampuson nga gilunsad sa unang higayon sa Mayo 1949.

Ang kalamboan sa gibuhat sa mga modelo

IBM SSEC adunay kahigayunan sa paghunahuna sa mga panudlo ingon nga data ug sa publiko gipakita Enero 27, 1948. abilidad Kini nga gipamatud-an sa US Pat. Apan, kini mao ang partially electromechanical machine, kay sa usa ka bug-os nga electronic. Sa praktis, ang mga instruksiyon sa pagbasa gikan sa papel tape tungod sa limitado panumduman.

Baby mao ang unang bug-os nga electronic computer sa pagdagan sa mga gitipigan nga mga programa. Kini pagsáb-oy programa midagan sa 52 minutos, 21 Hunyo 1948 human sa sugod ug sa usa ka yano nga pagtantiya, pagbanabana pagbahin sa kalkulasyon nga nagpakita nga ang duha ka mga numero mao ang coprime.

ENIAC si giusab sa pagtrabaho ingon nga usa ka karaang computer alang sa pagbasa-lamang, apan sa mao usab nga arkitektura, ug nga gipakita sa Septiyembre 16, 1948, ug sa paglunsad sa Adele Goldstein programa organisar uban sa tabang sa von Neumann.

BINAC migahin og pipila programa sa pagsulay sa Pebrero, Marso ug Abril 1949, bisan tuod kini wala nahuman hangtud sa Septembre 1949. Dugang pa, pagsulay midagan mga gidala sa gawas (sa pipila ka malampuson) sa ubang mga electronic computer, nga mao ang kinaiya sa mga arkitektura. Von Neumann, sa dalan, ug nagpadayon sa pagtrabaho sa proyekto "Manhattan". Nga ang maong usa ka Daghag Gamit nga tawo.

Ebolusyon sa bus nga sistema arkitektura

Pinaagi sa mga dekada, na sa dekada 60 ug 70, computer sa kinatibuk nahimong mas gamay ug mas paspas, nga miresulta sa usa ka ebolusyon nga miagi sa computer arkitektura von Neumann. Kay sa panig-ingnan, ang display sa input ug output handumanan nagtugot sa tagsa-tagsa nga mga lalang, data, ug mga instruksiyon kon sa unsang paagi sa pag-integrate ngadto sa sistema nga proseso, nga magpabilin sa panumdoman. Usa ka bus nga sistema mahimong gamiton sa paghatag og usa ka modular sistema uban sa mas gamay. Kini usahay gitawag nga "rationalization" sa arkitektura. Sa sunod-sunod nga mga dekada, usahay yano nga microcontrollers dili sa paggamit sa pipila ka mga bahin sa usa ka tipikal nga modelo aron sa pagpakunhod sa gasto ug sa gidak-on. Apan dako nga mga computer sa pagsunod sa natukod nga arkitektura, ingon nga sila dugang bahin sa pagpalambo sa performance.