Von Neumann faaji: itan ti iṣẹlẹ ti oro

Awọn faaji ti von Neumann, tun mo bi awọn von Neumann awoṣe, tabi Princeton faaji, da lori awọn ọna ti a sapejuwe ninu 1945, mathimatiki ati physicist John von Neumann ninu awọn iroyin "Ni igba akọkọ ti osere" ti a kọmputa EDVAC.

Awọn Circuit faaji

Iroyin se apejuwe awọn von Neumann faaji aworan atọka ti awọn ẹrọ itanna oni kọmputa pẹlu awọn ẹya ara wa ninu processing sipo, ni ninu:

• ohun isiro kannaa kuro;
• fi han ti awọn isise;
• awọn iṣakoso kuro ninu ẹya itọnisọna Forukọsilẹ ati awọn eto counter;
• a iranti fun titoju data;
• ohun ita ipamọ ẹrọ;
• input ki o si wu ise sise.

Itumo ti idagbasoke je ni o daju wipe eyikeyi alaye ti o ti fipamọ lori kọmputa alaye le ti wa ni lo nipasẹ awọn eto, ninu eyi ti awọn isẹ, awọn ti a ti yan data ko le wa ni dun ni akoko kanna, nitoriti nwọn pin kan to wopo akero. O ti wa ni mẹnuba ninu awọn "akọkọ osere", eyi ti apejuwe awọn ọmowé ero nipa ohun ti faaji yẹ ki o wa. Von Neumann ti a npe ni ipo yìí "bottleneck", eyi ti igba ifilelẹ awọn iṣẹ ti awọn eto.

Awọn agbekale ti von Neumann faaji

Digital kọmputa - kọmputa kan, titoju a eto ti o marundinlogun eto ilana, data kika, kikọ, ki o si tun pẹlu ID wiwọle iranti (Ramu). Agbekale ti faaji nipa John von Neumann ilana ni iṣẹ rẹ "Ni igba akọkọ ti ise agbese." Gege si i, awọn kọmputa ti o ti fipamọ ni awọn eto iranti wà ohun ilọsiwaju lori awọn iṣakoso ti awọn kọmputa, gẹgẹ bi awọn ENIAC. Awọn igbehin ti a ise nipa eto awọn yipada, ati ki o fi sii ti awọn alemo, Abajade ni afisona data ati iṣakoso awọn ifihan agbara laarin awọn orisirisi ti iṣẹ-ṣiṣe awọn bulọọki. Ni awọn tiwa ni opolopo ninu iranti ti wa ni tun lo nipa igbalode awọn kọmputa ni ọna yi. Bayi kọmputa faaji von Neumann ti o yatọ si, fun apẹẹrẹ, lati Harvard, ki o ko ni lo akọkọ ati awọn kaṣe iranti.

prehistory

Ni igba akọkọ ti awọn kọmputa ni won fi kan ti o wa titi eto. Diẹ ninu awọn gan o rọrun awọn kọmputa si tun lo yi oniru tabi fun ayedero tabi ikẹkọ ti a ni. Fun apẹẹrẹ, a tabili isiro jẹ tun kọmputa kan pẹlu a ti o wa titi eto. O le ṣiṣẹ pẹlu awọn ibere ti mathimatiki, sugbon o ko le ṣee lo bi a ọrọ isise , tabi a ere console. Yiyipada awọn ti o wa titi ẹrọ eto nbeere rewiring, atunṣeto tabi reorganization ti awọn ohun elo. The earliest kọmputa wà ko bẹ dín, bi nwọn ti a ti ni idagbasoke fun igba akọkọ ati fun imo ijinle sayensi ti a ni. Reprogramming han Elo nigbamii ati awọn ti o je kan laborious ilana, niwon awọn Àkọsílẹ awọn aworan atọka ati banknotes ati opin alaye awọn aṣa. Paapa soro wà awọn ilana ti olaju ti awọn ti ara ẹrọ imularada awọn ikanni. O le gba meta ọsẹ fifi sori ẹrọ lori ENIAC ati ki o gbiyanju lati ṣe awọn ti o ṣiṣẹ.

A titun agutan

Pẹlu kọmputa kan, titoju a eto ni iranti, ohun gbogbo ti yi pada. O ti fipamọ ni iranti, won ni o wa oniru pẹlu kan ti ṣeto awọn ilana. Eleyi tumo si wipe ẹrọ le lẹsẹkẹsẹ gba kan ti ṣeto ti awọn ilana lati gbe jade ni isiro.

Awọn oniru ti iru eto tijoba si ara-iyipada koodu. Ọkan ninu awọn akọkọ eweko fun iru ohun je kan nilo fun ohun alugoridimu lati mu tabi bibẹkọ ti yi awọn adirẹsi ara ti ase. O si ti a gbe ọwọ ni ibẹrẹ awọn aṣa. Eleyi di kere pataki nigbati Ìwé fi han ki o si aiṣe-sọrọ di wọpọ abuda ti gba nipa awọn kọmputa faaji ti John von Neumann ero. Awọn miiran ipawo - lati fi nigbagbogbo lo data ninu awọn san ti ofin pẹlu lẹsẹkẹsẹ solusan. Ṣugbọn awọn ara-iyipada koodu to kan ti o tobi iye ti a ti ṣofintoto nitori ti o jẹ maa n soro lati ni oye ki o si yokokoro. Ni afikun, o tun safihan lati wa ni doko ni awọn ofin ti atunse ati caching Siso ti igbalode to nse.

Nipa ati ki o tobi, ni agbara lati toju ilana bi data - yi ni ohun ti ki asopọ assemblers, compilers, assemblers, loaders ati awọn miiran ohun èlò pẹlu ṣee ṣe ohun ti aládàáṣiṣẹ siseto. Bẹ si sọrọ, lati kọ eto ti kọ eto. Lori a kere asekale, loorekoore intense input ki o si wu mosi, gẹgẹ bi awọn BitBlt-image ifọwọyi atijo tabi ẹbun ati fatesi shaders ni igbalode 3D-eya, ti a ti ri lati wa ni doko to ṣiṣe awọn lai olumulo ẹrọ.

Idagbasoke ti a Erongba ti fipamọ ni awọn eto iranti

Mathimatiki Alan Turing, ti o ní ohun anfani ni awọn isoro ti mathematiki kannaa lẹhin Max Newman ká ikowe ni Cambridge University, kowe ohun article ni 1936, ti o ti atejade ni àtúnse ti awọn London Mathematical Society. Ni o, o se apejuwe a pẹnrẹn ẹrọ, eyi ti o pe ni "gbogbo iširo ẹrọ", ati eyi ti o ti wa ni bayi mọ bi a gbogbo Turing ẹrọ. O ní ailopin ibi ipamọ (ni igbalode eri - iranti), eyi ti o wa ninu mejeeji ilana ati data, eyi ti a da ati awọn faaji. Von Neumann di acquainted pẹlu Turing ni akoko kan nigbati o si wà a àbẹwò professor ni Cambridge ni 1935, ati ni papa ti gbeja re dokita arosọ ni Turing Institute fun Advanced Study ni Princeton (New Jersey) ni 1936-1937.

Ominira Ji Presper Eckert ati Dzhon Mochli, ti o ni idagbasoke ENIAC School of Electrical Engineering ni University of Pennsylvania, kowe nipa awọn Erongba ti awọn ẹrọ, eyi ti o tọjú awọn eto ni iranti ni December 1943. Nigba ti gbimọ a titun ẹrọ, awọn EDVAC, Eckert kowe ni January 1944 ti o yoo fi data ati awọn eto ninu awọn titun ẹrọ addressable iranti lilo ti fadaka Makiuri idaduro. O je igba akoko awọn ikole ti a asa ẹrọ ti o tọjú awọn eto ni iranti ti a ti dabaa. Ni akoko kanna, on ati Mauchly wà ko mọ ti awọn iṣẹ Turing (aworan ni isalẹ).

Computer faaji: Von Neumann opo

Von Neumann ti a lowo ni "Manhattan Project" ni National yàrá ni Los Alamos, eyi ti o ti beere kan tobi iye ti iṣiro. O ni ifojusi fun u lati ise agbese ninu ooru ti 1944, awọn ENIAC. Nibẹ ni o darapo awọn ijiroro lori idagbasoke EDVAC kọmputa. Laarin yi ẹgbẹ, o kowe a iwe ẹtọ ni "A akọkọ osere Iroyin lori awọn EDVAC», da lori awọn iṣẹ ti Eckert ati Mauchly. O je unfinished nigbati ẹlẹgbẹ Goldstein pin ise agbese pẹlu von Neumann (nipa ọna, Eckert ati Mauchly ni won stunned iroyin yi). Yi iwe ti a ti ka nipa dosinni ti araa von Neumann ni America ati Europe ati ki o ní a gidi ikolu lori awọn nigbamii ti ipele ti kọmputa idagbasoke.

Awọn ipilẹ agbekale ti von Neumann faaji, bi ṣeto jade ni "akọkọ osere," ni ibe jakejado gbale, nigba ti Turing bo rẹ Iroyin lori awọn ẹrọ itanna isiro, eyi ti a ti se apejuwe ninu awọn apejuwe ninu awọn ti ina- ati siseto. O ti a ti so ati igbejade ti onkowe ká ọkọ ayọkẹlẹ, eyi ti a npe ni Aifọwọyi Computing Engine (LATIO). O gbekalẹ o si executive igbimo ti awọn British National Physical yàrá ni 1946. Lẹhin kan nigba ti ani awọn aseyori imuse ti awọn orisirisi LATIO aṣa won yi.

bẹrẹ ise agbese

Ati awọn ise agbese ti von Neumann ati Turing iwe aṣẹ apejuwe kọmputa kan titoju ni iranti kan pato eto, ṣugbọn awọn article Von Neumann waye tobi san ni awujo, ati kọmputa faaji di mọ bi John von Neumann faaji.

Ni 1945, Ojogbon Neumann, ti o si sise ninu awọn ti ina- ile-iwe ni Philadelphia, ni ibi ti on akọkọ ENIAC ti a še, ti oniṣowo lori dípò ti elegbe re jabo lori mogbonwa oniru ti oni awọn kọmputa. Iroyin pese kan iṣẹtọ alaye si imọran fun awọn ikole ti awọn ẹrọ, eyi ti o ti niwon di mọ bi awọn EDVAC. O ti nikan laipe a ti iṣeto ni America, ṣugbọn a Iroyin ti ni atilẹyin awọn ẹda ti awọn von Neumann EDSAC.

Maniacs ati Joniacs

Ni 1947, Burks, Goldstein ati von Neumann atejade miran Iroyin ti o bo awọn ikole ti miiran iru ti ọkọ ayọkẹlẹ (akoko yi ni afiwe), eyi ti a ikure lati wa ni lalailopinpin sare, o lagbara, boya, lati gbe soke si 20,000 mosi fun keji. Nwọn si woye wipe awọn unresolved isoro ninu awọn ikole ti o wà ni idagbasoke ti a dara iranti, gbogbo awọn akoonu ti ti ti gbọdọ jẹ lẹsẹkẹsẹ wa. Akọkọ, nwọn dabaa lati lo kan pataki igbale tube, ti a npe ni Selectron, eyi ti a se ni Princeton yàrá. Iru Falopiani ni o wa gbowolori, ki o si ṣe wọn gidigidi soro, paapa ti o ba ti o ba wa ni lilo yi faaji. Von Neumann ti paradà pinnu lati kọ ọkọ ayọkẹlẹ kan da lori Williams ká iranti. Yi ẹrọ, eyi ti a pari ni June 1952 ni Princeton, ti di ni opolopo mọ MANIAC (tabi o kan Maniacs). Awọn oniwe-oniru ni atilẹyin nipasẹ awọn creators lori awọn ikole ti awọn idaji-mejila tabi diẹ ẹ sii iru ẹrọ, eyi ti wa ni bayi ni itumọ ti ni America ati ti a npe apanilerin Johniacs.

ẹda agbekale

Ọkan ninu awọn julọ igbalode oni awọn kọmputa, embodying idagbasoke ati idarasi ninu awọn ilana ti laifọwọyi ẹrọ itanna iṣiro ti a ti se afihan ni awọn National Physical yàrá ni Teddington, ibi ti o ti a še ati ki o kọ nipa kan kekere egbe ti mathematicians, Enginners ati iwadi Enginners, pẹlu awọn iranlowo ti awọn nọmba kan ti gbóògì Enginners lati English Electric Company Ltd. Awọn itanna jẹ si tun ni awọn yàrá, sugbon nikan bi a Afọwọkọ ti a Elo o tobi ọgbin, eyi ti o ti mọ bi awọn Aifọwọyi Computing Engine. Sugbon, pelu awọn jo mo kekere àdánù ati akoonu ti nikan 800 thermionic falifu, o jẹ ẹya lalailopinpin sare ati ki o wapọ kika ẹrọ.

Ipilẹ agbekale ati áljẹbrà agbekale isiro nipa lilo ero ti a ti gbekale nipa Dr. Turing lori igba ti kanna London Mathematical Society ni 1936, sugbon sise lori iru ero ni UK ti a ti leti nipa awọn ogun. Ni 1945, awọn ibewo ti awọn isoro ti ṣiṣẹda iru awọn ẹrọ tesiwaju ni National Physical Laboratory Dr. Vormsli, Alabojuto ti awọn Department of Mathematics yàrá. O si darapo Turing ati awọn re kekere egbe ti awọn amoye, ati fun awọn 1947 alakoko igbogun wà to ti ni ilọsiwaju lati da awọn idasile ti a pataki ẹgbẹ.

Ni igba akọkọ ti awọn kọmputa lori von Neumann faaji

Ni igba akọkọ ti ise agbese apejuwe a eni ti o ti a ti lo nipa ọpọlọpọ awọn egbelegbe ati awọn ajose lati kọ ara wọn awọn kọmputa. Lara wọn, nikan ILLIAC ORDVAC ati ki o ni ibamu ẹkọ tosaaju.

Classical von Neumann faaji ti a dídáyàtò ni Manchester kekere esiperimenta ẹrọ (SSEM), lórúkọ Baby ni University of Manchester, eyi ti ṣe awọn oniwe-akọkọ aseyori ifilole ti awọn ẹrọ ti o Oun ni awọn eto iranti, 21 June 1948.

EDSAC University of Cambridge, akọkọ wulo itanna kọmputa ti yi ni irú, ti a se igbekale ni ifijišẹ igba akọkọ ni May 1949.

Awọn idagbasoke ti awọn da si dede

Emu SSEC ní ni anfani lati ro awọn ilana bi data ati awọn ti a gbangba afihan January 27, 1948. Eleyi agbara ti wa ni múlẹ ni US Pat. Sibẹsibẹ, o je kan electromechanical ẹrọ, dipo ju kan ni kikun ẹrọ itanna. Ni asa, awọn ilana ti won ka lati iwe teepu nitori ti awọn oniwe opin iranti.

Baby wà ni akọkọ ni kikun itanna kọmputa lati ṣiṣe awọn ti o ti fipamọ awọn eto. O Factoring eto sure fun 52 iṣẹju, 21 June 1948 lẹhin ti o bere ati ki o kan ti o rọrun isiro pin isiro eyi ti fihan wipe awọn nomba meji ni o wa coprime.

ENIAC ti a títúnṣe lati sise bi a atijo kọmputa fun ka-nikan, sugbon lori kanna faaji, ati awọn ti a afihan nipa September 16, 1948, ati awọn ifilole ti Adele Goldstein eto ṣeto pẹlu iranlọwọ ti awọn von Neumann.

BINAC lo orisirisi igbeyewo eto ni February, Oṣù Kẹrin 1949, biotilejepe ti o ti ko ti pari titi Kẹsán 1949. Ni afikun, igbeyewo gbalaye won ti gbe jade (diẹ ninu awọn aseyori) miiran itanna kọmputa, eyi ti o jẹ ti iwa ti awọn faaji. Von Neumann, nipa ọna, ati tesiwaju lati sise lori "Manhattan" ise agbese. Ti o ni iru kan to wapọ eniyan.

Itankalẹ ti awọn bosi eto faaji

Nipasẹ awọn ewadun, si tẹlẹ ninu awọn 60s ati awọn 70s, awọn kọmputa ni apapọ ti di kere ati ki o yiyara, Abajade ni ohun itankalẹ ti o ti koja awọn kọmputa faaji von Neumann. Fun apẹẹrẹ, awọn ifihan ti awọn input ki o si wu iranti faye gba awọn oniwun awọn ẹrọ, data, ati awọn ilana lori bi lati ṣepọ sinu awọn eto eyi ti yoo wa ni ilọsiwaju, duro ni iranti. A akero eto le wa ni lo lati pese a apọjuwọn eto pẹlu kere. Eyi ni a ma npe ni "rationalization" ti faaji. Ni tetele ewadun, ma simple microcontrollers ko lo diẹ ninu awọn ẹya ara ẹrọ ti a aṣoju awoṣe ni ibere lati din iye owo ati iwọn. Ṣugbọn ńlá awọn kọmputa tẹle awọn mulẹ faaji, bi nwọn ti fi kun awọn ẹya ara ẹrọ lati mu iṣẹ.