КОМПЬЮТЕР ФОН НЕЙМАНА Джон фон Нейман американский

КОМПЬЮТЕР ФОН НЕЙМАНА

Джон фон Нейман американский математик и физик, автор трудов по функциональному анализу, квантовой механике, логике, метеорологии. Нейман внес большой вклад в создание первых ЭВМ и разработку методов их применения. В 1945 году Нейман опубликовал «Предварительный доклад о машине EDVAC» , в котором описывалась сама машина и ее логические свойства. Описанная Нейманом архитектура название «неймановской» . компьютера получила

АРХИТЕКТУРА ФОН НЕЙМАНА принцип совместного хранения программ и данных в памяти компьютера.

ПРИНЦИПЫ ФОН НЕЙМАНА • Принцип двоичного кодирования. Для представления данных и команд используется двоичная система счисления. • Принцип однородности памяти. Память компьютера используется не только для хранения данных, но и программ. При этом и команды программы и данные кодируются в двоичной системе счисления, т. е. их способ записи одинаков. Поэтому в определенных ситуациях над командами можно выполнять те же действия, что и над данными. • Принцип адресуемости памяти. Ячейки памяти ЭВМ имеют адреса, которые последовательно пронумерованы. В любой момент можно обратиться к любой ячейке памяти по ее адресу. Этот принцип открыл возможность использовать переменные в программировании. • Принцип последовательного программного управления. Работа ЭВМ контролируется программой, состоящей из набора команд. Команды выполняются последовательно друг за другом. • Принцип условного перехода. Несмотря на то, что команды выполняются последовательно, в программах можно реализовать возможность перехода к любому участку кода.

СХЕМА ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЙ МАШИНЫ В соответствии с принципами фон Неймана компьютер состоит из: • арифметико-логического устройства, выполняющего арифметические и логические операции; • устройства управления, предназначенного для организации выполнения программ; • запоминающих устройств ; • внешних устройств для ввода-вывода данных.

ПРИНЦИП РАБОТЫ: 1. С помощью внешнего устройства через арифметико-логическое устройство в память компьютера вводится программа. 2. Устройство управления считывает содержимое ячейки памяти, где находится первая инструкция (команда) программы и организует ее выполнение. Команда может задавать: • выполнение логических или арифметических операций; • чтение из памяти данных для выполнения арифметических или логических операций; • запись результатов в память; • ввод данных из внешнего устройства в память; • вывод данных из памяти на внешнее устройство. 3. Устройство управления начинает выполнение команды из ячейки памяти, которая находится непосредственно за только что выполненной командой. Однако этот порядок может быть изменен с помощью команд передачи управления (перехода). Эти команды указывают устройству управления, что ему необходимо продолжить выполнение программы, начиная с команды, содержащейся в иной ячейки памяти. 4. Результаты выполнения программы выводятся на внешнее устройство компьютера. 5. Компьютер переходит в режим ожидания сигнала от внешнего устройства.

По принципу обработки информации вычислительное устройство, предложенное Нейманом, существенно отличается от машины Тьюринга. Важная особенность машины Тьюринга – преобразование информации на каждом такте происходит лишь в одной ячейке, остальные дожидаются посещения головки, хотя часто имеется возможность работать параллельно. Простейшее решение – использование нескольких машин Тьюринга с общей для них внешней памятью (лентой) – не всегда допустимо из-за возможных конфликтов при обращении к одной и той же ячейке памяти. В машине фон Неймана число одновременно обрабатываемых ячеек может неограниченно расти, оставаясь в каждый момент конечным.