Arxitekturasi Kompyuter tuzilishi Fon Neymanning tamoyillari Dasturni boshqarish printsipi

7. Ikkilik sanoq sistemasining ishlash printsipi. Kompyuter xotirasida ma'lumotlar va dasturlarni ichki tasvirlash uchun ikkilik sanoq tizimi qo'llaniladi, uni amalga oshirish texnik jihatdan osonroq bo'lishi mumkin.
Ushbu tamoyillar asosida qurilgan kompyuterlar fon Neyman tipidagidir. Fon Neymannikidan tubdan farq qiladigan boshqa kompyuter sinflari ham mavjud. Bu erda, masalan, dasturni boshqarish printsipi bajarilmasligi mumkin, ya'ni. ular bajarilayotgan dastur ko'rsatmasiga ishora qiluvchi dastur hisoblagichi (manzil registri)siz ishlashi mumkin. Xotirada saqlangan o'zgaruvchiga murojaat qilish uchun bu kompyuterlar unga nom berishlari shart emas. Bunday kompyuterlar fon Neyman bo'lmagan kompyuterlar deb ataladi.
Fon Neyman mashinasi xotiradan iborat bo'lib, u registrlar to'plami, ALU, kiritish-chiqarish moslamasi va boshqaruv moslamasidan iborat edi (3.7-rasm).
Kirish qurilmasi buyruqlar va ma'lumotlarni ALU ga uzatdi, u erdan ular xotiraga yozildi. Hamma narsa jamoalar, jami dastur deb ataladi, qo'shni kataklardagi xotiraga manzillarining o'sish tartibida yoziladi va qayta ishlanishi kerak bo'lgan ma'lumotlar ixtiyoriy adresli kataklarga yoziladi. Dasturning oxirgi buyrug'i, albatta, to'xtatish buyrug'idir. Har bir buyruq bajariladigan operatsiyaning kodini va shu buyruq bilan qayta ishlanadigan ma'lumotlarni o'z ichiga olgan kataklarning manzillarini o'z ichiga oladi. Tekshirish moslamasida "deb nomlangan maxsus registr mavjud. Buyruq hisoblagichi". Dastur va ma'lumotlar xotiraga yuklangandan so'ng, dastur hisoblagichiga dasturdagi birinchi buyruqning manzili yoziladi. Shundan so'ng, kompyuter dasturni avtomatik bajarish rejimiga o'tadi.
Guruch. 3.7. Von Neumann mashinasi
Boshqarish moslamasi manzili dastur hisoblagichida joylashgan xotira katakchasi tarkibini xotiradan o'qiydi va uni maxsus qurilmaga joylashtiradi - " Buyruqlar registri". Ko'rsatmalar registrida ko'rsatma bajarilayotgan vaqtda saqlanadi. Boshqarish moslamasi buyruqning ish turini shifrlaydi, buyruqda manzillari ko'rsatilgan xotiradan ma'lumotlarni o'qiydi va uni bajarishga kirishadi. Har bir buyruq uchun boshqaruv moslamasi mashinaning barcha boshqa qurilmalari uchun boshqaruv signallarini yaratishdan iborat bo'lgan o'ziga xos ishlov berish algoritmiga ega. Ushbu algoritm kombinatsiyalangan mantiqiy sxemalar yoki maxsus sxemalar yordamida amalga oshirilishi mumkin ichki xotira, bu erda bu algoritmlar mikrodasturlarga birlashtirilgan mikrobuyruqlar shaklida yozilgan. Mikrodasturning bajarilishi asosiy xotiradagi dasturlar bilan bir xil printsip bo'yicha amalga oshiriladi, ya'ni. fon Neyman printsipiga ko'ra. Har bir mikroko'rsatmada mashina qurilmalari uchun boshqaruv signallari to'plami mavjud. E'tibor bering, zamonaviy kompyuter tizimlarida protsessor buyruqlarini bajarishni boshqarish qurilmalari ham kombinatsiyalangan sxemalar yoki mikrodastur avtomatlari printsipi asosida qurilgan, ularga ko'ra ular quyidagilarga bo'linadi. RISC Va CISC protsessorlar, ular quyida muhokama qilinadi.
Har qanday buyruqni bajarish uchun dasturiy ta'minot, albatta, dastur hisoblagichining tarkibini bittaga o'zgartiradigan signallarni o'z ichiga oladi. Shunday qilib, keyingi buyruqni bajarish tugagandan so'ng, dastur hisoblagichi dasturning keyingi ko'rsatmasi joylashgan keyingi xotira katakchasini ko'rsatdi. Kontroller manzili dastur hisoblagichida joylashgan ko'rsatmani o'qiydi, uni ko'rsatmalar registriga joylashtiradi va hokazo. Bu jarayon keyingi bajariladigan buyruq dasturning bajarilishini to'xtatish buyrug'i bo'lgunga qadar davom etadi. Shunisi qiziqki, ko'rsatmalar ham, xotiradagi ma'lumotlar ham butun sonli ikkilik to'plamlardir. Boshqarish moslamasi buyruqni ma'lumotlardan ajrata olmaydi, shuning uchun agar dasturchi dasturni to'xtatish buyrug'i bilan tugatishni unutgan bo'lsa, boshqaruv qurilmasi endi dastur buyruqlarini o'z ichiga olmaydi, keyingi xotira katakchalarini o'qiydi va ularni buyruqlar sifatida talqin qilishga harakat qiladi.
Shartsiz yoki shartli bo'linmaning buyruqlari alohida holat deb hisoblanishi mumkin, bunda joriy buyruqni tartibda bajarmaydigan, lekin berilganidan ma'lum miqdordagi manzillar bilan ajratilgan buyruqni bajarish kerak bo'ladi. Bunday holda, o'tish ko'rsatmasi boshqaruvni o'tkazmoqchi bo'lgan katakning manzilini o'z ichiga oladi. Bu manzil boshqaruv moslamasi tomonidan to'g'ridan-to'g'ri dastur hisoblagichiga yoziladi va tegishli dastur ko'rsatmalariga o'tadi.
1946-yilda D.fon Neyman, G.Goldshteyn va A.Börks o‘zlarining qo‘shma maqolalarida EHMni qurish va ishlatishning yangi tamoyillarini belgilab berdilar. Keyinchalik bu tamoyillar asosida kompyuterlarning dastlabki ikki avlodi ishlab chiqarildi. Neyman tamoyillari bugungi kunda ham dolzarb bo'lsa-da, keyingi avlodlarda ba'zi o'zgarishlar yuz berdi.
Aslida Neyman boshqa ko'plab olimlarning ilmiy ishlanmalari va kashfiyotlarini umumlashtirishga va ular asosida tubdan yangisini shakllantirishga muvaffaq bo'ldi.