Изучение биографии ученого. Характеристика Фон-неймановской архитектуры компьютера. Рассмотрение истории создания. Выявление принципов фон Неймана. Исследование особенностей структуры машины фон Неймана. Недостатки и современные перспективы архитектуры.
Аннотация к работе
ГБОУ СПО ВО «Владимирский политехнический колледж»Первыми приспособлениями для вычислений были всем известные счетные палочки, которые и сегодня используются в начальных классах многих школ для обучения счету. Развиваясь, эти приспособления становились более сложными, например, такими как финикийские глиняные фигурки, также предназначаемые для наглядного представления количества считаемых предметов, однако для удобства, помещаемые при этом в специальные контейнеры. Постепенно из простейших приспособлений для счета рождались все более и более сложные устройства: абак (счеты), логарифмическая линейка, механический арифмометр, электронный компьютер. В XX веке многими учеными-исследователями предпринимались попытки создания первых полноценных электронно-вычислительных машин. Обобщив опыт этих и ряда других известных ученых, в 1946 году американский математик и физик Джон фон Нейман (1903 - 1957) опубликовал доклад, в котором наметил основные принципы построения и компоненты современного компьютера.Янош Лайош Нейман родился старшим из трех сыновей в состоятельной еврейской семье в Будапеште, бывшем в те времена городом Австро-Венгерской империи. В 1913 году его отец получил дворянский титул, и Янош вместе с австрийским и венгерским символами знатности - приставкой фон (von) к австрийской фамилии и титулом Маргиттаи (Margittai) в венгерском именовании - стал называться Янош фон Нейман или Нейман Маргиттаи Янош Лайош. Во время преподавания в Берлине и Гамбурге его называли Иоганн фон Нейман. Фон Нейман получил степень доктора философии по математике (с элементами экспериментальной физики и химии) в университете Будапешта в 23 года. Одновременно он изучал химическую инженерию в швейцарском Цюрихе (Макс фон Нейман полагал профессию математика недостаточной для того, чтобы обеспечить надежное будущее сына).нейман архитектура компьютер машинаВ середине 1940-х проект компьютера, хранящего свои программы в общей памяти был разработан в Школе электрических разработок Мура (англ. В 1946 г. ученые изложили свои принципы построения вычислительных машин в ставшей классической статье “Предварительное рассмотрение логической конструкции электронно-вычислительного устройства”. В статье убедительно обосновывается использование двоичной системы для представления чисел (нелишне напомнить, что ранее все вычислительные машины хранили обрабатываемые числа в десятичном виде). Авторы убедительно продемонстрировали преимущества двоичной системы для технической реализации, удобство и простоту выполнения в ней арифметических и логических операций (в дальнейшем ЭВМ стали обрабатывать и нечисловые виды информации - текстовую, графическую, звуковую и другие, но двоичное кодирование данных по-прежнему составляет информационную основу любого современного компьютера). Архитектура фон Неймана решала проблемы, свойственные компьютеру «ЭНИАК», который создавался в то время, за счет хранения программы компьютера в его собственной памяти.26] В последствие на основе этих принципов производились первые два поколения компьютеров. По сути, Нейману удалось обобщить научные разработки и открытия многих других ученых и сформулировать на их основе принципиально новое. Преимущество перед десятичной системой счисления заключается в том, что устройства можно делать достаточно простыми, арифметические и логические операции в двоичной системе счисления также выполняются достаточно просто. Работа ЭВМ контролируется программой, состоящей из набора команд. Созданием машины с хранимой в памяти программой было положено начало тому, что мы сегодня называем программированием.В соответствии с принципами фон Неймана компьютер состоит из арифметико-логического устройства - АЛУ (англ. В общем случае, когда говорят об архитектуре фон Неймана, подразумевают физическое отделение процессорного модуля от устройств хранения программ и данных. Программы и данные вводятся в память из устройства ввода через арифметико-логическое устройство. Команда состоит из указания, какую операцию следует выполнить (из возможных операций на данном «железе») и адресов ячеек памяти, где хранятся данные, над которыми следует выполнить указанную операцию, а также адреса ячейки, куда следует записать результат (если его требуется сохранить в ЗУ). От управляющего устройства на другие устройства поступают сигналы «что делать», а от других устройств УУ получает информацию об их состоянии.Архитектура фон Неймана неоднократно подвергалась критике (и, учитывая это, вызывает искреннее удивление ее живучесть, тогда как подавляющее большинство поздних альтернатив является теперь или музейными экспонатами, или прототипами, и вообще никак не могут соревноваться с ней в популярности).
План
Оглавление
Введение
1. Биография ученого
2. Фон-неймановская архитектура компьютера
2.1 История создания
2.2 Принципы фон Неймана
2.3 Структура машины фон Неймана
3. Недостатки и современные перспективы архитектуры фон Неймана