Arxitekturasi Kompyuter tuzilishi Fon Neymanning tamoyillari Dasturni boshqarish printsipi

Dasturni boshqarish printsipi: Dastur protsessor tomonidan ma'lum ketma-ketlikda bajariladigan ko'rsatmalar to'plamidan iborat.
Xotiraning bir xilligi printsipi: dasturlar va ma'lumotlar bir xil xotirada saqlanadi.
Maqsadli tamoyil: Strukturaviy jihatdan asosiy xotira raqamlangan yacheykalardan iborat. Har qanday hujayra istalgan vaqtda protsessor uchun mavjud.
Ushbu tamoyillar asosida qurilgan kompyuterlar fon Neyman tipidagidir.
Ushbu tamoyillarning eng muhim natijasi, endi dastur endi mashinaning doimiy qismi emasligi (masalan, kalkulyator bilan) deb atash mumkin. Dasturni o'zgartirish oson bo'ldi. Taqqoslash uchun, ENIAC kompyuterining dasturi (xotirada saqlangan dastur bo'lmagan) paneldagi maxsus jumperlar tomonidan aniqlangan. Mashinani qayta dasturlash uchun bir kundan ko'proq vaqt ketishi mumkin (jumperlarni boshqacha o'rnating). Va zamonaviy kompyuterlar uchun dasturlarni yozish uchun yillar kerak bo'lsa-da, lekin ular millionlab kompyuterlarda ishlaydi, dasturlarni o'rnatish katta vaqtni talab qilmaydi.
Ushbu uchta printsipga qo'shimcha ravishda, fon Neumann ikkilik kodlash tamoyilini taklif qildi - maʼlumotlar va buyruqlarni ifodalash uchun ikkilik sanoq sistemasi qoʻllaniladi (birinchi mashinalar oʻnlik sanoq sistemasidan foydalangan). Ammo keyingi ishlanmalar noan'anaviy sanoq tizimlaridan foydalanish imkoniyatini ko'rsatdi.
1956 yil boshida akademik S.L. tashabbusi bilan. Sobolev, Moskva universitetining mexanika-matematika fakultetining hisoblash matematikasi kafedrasi mudiri, kompyuter markazi Moskva davlat universitetida elektronika kafedrasi tashkil etildi va universitetlarda, shuningdek, sanoat korxonalari laboratoriyalari va konstruktorlik byurolarida foydalanish uchun mo'ljallangan raqamli kompyuterning amaliy namunasini yaratish maqsadida seminar ish boshladi. O'rganish va ishlatish uchun qulay, ishonchli, arzon va shu bilan birga keng ko'lamli vazifalarni bajarishda samarali bo'lgan kichik kompyuterni ishlab chiqish talab qilindi. O'sha paytda mavjud bo'lgan kompyuterlarni va ularni bir yil davomida amalga oshirishning texnik imkoniyatlarini har tomonlama o'rganish yaratilgan mashinada ikkilik emas, balki uchlik simmetrik kodni qo'llash bo'yicha nostandart qarorga olib keldi, bu esa muvozanatli hisoblash tizimini amalga oshiradi. Yigirma yil o'tgach, D.Knut, ehtimol, eng nafis va keyinchalik ma'lum bo'lganidek, 1950 yilda K. Shennon tomonidan ochib berilgan. Zamonaviy kompyuterlarda umumiy qabul qilingan 0, 1 raqamlari bo'lgan ikkilik koddan farqli o'laroq, undagi manfiy raqamlarni to'g'ridan-to'g'ri ifodalashning iloji yo'qligi sababli arifmetik nuqsonli bo'lib, -1, 0, 1 raqamlari bo'lgan uchlik kod optimal qurilishni ta'minlaydi. imzolangan sonlar arifmetikasining. Uchlik sanoq tizimi zamonaviy kompyuterlarda qabul qilingan ikkilik tizim kabi raqamlarni kodlashning pozitsion printsipiga asoslanadi, ammo vazn i-nchi o'rin (raqam) undagi 2 i emas, balki 3 i . Shu bilan birga, bitlarning o'zi ikki raqamli emas (bit emas), balki uch raqamli (trits) - 0 va 1 ga qo'shimcha ravishda ular simmetrik tizimda -1 ga teng bo'lgan uchinchi qiymatga imkon beradi. musbat va manfiy sonlar bir xilda ifodalanishi mumkin. N-trit butun N qiymatining qiymati n-bitning qiymatiga o'xshash tarzda aniqlanadi:
bu yerda a i ∈ (1, 0, -1) - i-raqamning qiymati.
1960 yil aprel oyida “Setun” nomli kompyuter prototipining idoralararo sinovlari o‘tkazildi.Ushbu sinovlar natijalariga ko‘ra “Setun” chiroqsiz elementlardagi universal EHMning birinchi operatsion modeli sifatida e’tirof etildi, u “yuqori” bilan tavsiflanadi. unumdorligi, etarlicha ishonchliligi, kichik o'lchamlari va texnik xizmat ko'rsatish qulayligi.Uchlik simmetrik kodning tabiiyligi tufayli Setun haqiqatan ham universal, oson dasturlashtiriladigan va juda samarali hisoblash vositasi bo'lib chiqdi, u o'zini ijobiy tavsiya qildi, xususan, texnik vositalar o'ttizdan ortiq oliy o'quv yurtlarida hisoblash matematikasi bo'yicha kadrlar tayyorlash. Va Harbiy havo kuchlari muhandislik akademiyasida. Jukovskiyning so'zlariga ko'ra, aynan "Setun" da birinchi marta amalga oshirilgan avtomatlashtirilgan tizim kompyuterni o'rganish.
Oldingi paragraflarda kompyuterning blok diagrammasi ko'rib chiqildi. Asoslangan blok diagrammasi kompyuter va avtomat sxemasi, biz avtomat sxemasining bloklari va kompyuter blok diagrammasi elementlarini solishtirishimiz mumkin.
Ishga tushirish elementlari sifatida mashina quyidagilarni o'z ichiga oladi:
arifmetik mantiq birligi:
· xotira;
axborotni kiritish-chiqarish qurilmalari.
Mashinaning boshqaruv elementi aslida ta'minlaydigan boshqaruv moslamasi avtomatik rejim ish. Yuqorida aytib o'tilganidek, zamonaviy hisoblash qurilmalarida asosiy ijro etuvchi element protsessor yoki mikroprotsessor bo'lib, u ALU, xotira va boshqaruv moslamasini o'z ichiga oladi.
Mashinaning yordamchi qurilmalari mashinaning imkoniyatlarini yaxshilaydigan yoki kengaytiradigan barcha turdagi qo'shimcha vositalar bo'lishi mumkin.
Ushbu turdagi ko'pincha "fon Neumann mashinasi" atamasi bilan ataladi, ammo bu tushunchalarning mosligi har doim ham bir ma'noli emas. Umuman olganda, odamlar fon Neyman arxitekturasi haqida gapirganda, ular ma'lumotlar va ko'rsatmalarni bir xil xotirada saqlash tamoyilini anglatadi.
Kompyuterlar arxitekturasi haqidagi ta'limotning asoslarini fon Neyman 1944 yilda dunyodagi birinchi vakuumli quvurli ENIAC kompyuterini yaratishda ishtirok etganida qo'ygan. Pensilvaniya universitetida ENIAC ustida ishlash jarayonida uning hamkasblari Jon Uilyam Mauchli, Jon Ekkert, Herman Goldshteyn va Artur Burks bilan ko'plab muhokamalar davomida EDVAC deb nomlangan yanada ilg'or mashina g'oyasi paydo bo'ldi. EDVAC bo'yicha tadqiqot ishlari ENIAC qurilishi bilan parallel ravishda davom etdi. 1945 yil mart oyida mantiqiy arxitektura tamoyillari "EDVAC bo'yicha birinchi hisobot loyihasi" deb nomlangan hujjatda rasmiylashtirildi - AQSh armiyasi ballistik laboratoriyasi uchun hisobot, uning