Von Neumann ailtireacht: stair tharla an téarma

An ailtireacht na von Neumann, ar a dtugtar an múnla von Neumann, nó ailtireacht Princeton, bunaithe ar an modh a thuairiscítear i 1945, matamaiticeoir agus fisiceoir John von Neumann sa tuarascáil "an chéad dréacht" de EDVAC ríomhaire.

An ailtireacht ciorcad

An tuarascáil cur síos ar an léaráid ailtireacht von Neumann an ríomhaire digiteach leictreonach le codanna comhdhéanta d'aonaid phróiseála, a chuimsíonn:

• aonad loighce agus uimhríochta;
• cláir an próiseálaí;
• an t-aonad rialaithe a chuimsíonn i dtabhall treoracha agus an gcuntar chláir;
• cuimhne le haghaidh sonraí a stóráil;
• gléas stórála seachtrach;
• meicníochtaí ionchuir agus aschuir.

An bhrí na forbartha comhdhéanta ar an bhfíric gur féidir aon fhaisnéis arna stóráil ar an t-eolas ríomhaire a úsáid ag an gclár, ina bhfuil an oibríocht, na sonraí a roghnaíodh féidir a imirt ag an am céanna, mar gheall ar roinneann siad bus coiteann. Luaitear sa "chéad dréacht", a chuireann síos ar an smaoineamh eolaí faoi cad ba cheart ailtireacht a. Von Neumann dtugtar an staid seo "bac", a chuireann teorainn go minic i bhfeidhmiú an chórais.

Na prionsabail a bhaineann le ailtireacht von Neumann

Digital ríomhaire - ar ríomhaire, stóráil clár a chuimsíonn treoracha clár, léamh sonraí, scríbhneoireacht, agus folaíonn sé freisin cuimhne randamrochtana (RAM). Prionsabail na hAiltireachta ag John von Neumann atá leagtha amach sa chuid oibre "An chéad tionscadal." Dar leis, bhí ríomhairí stóráilte i gcuimhne chlár feabhas ar rialú ríomhairí, ar nós ENIAC. Cuireadh cláraithe an dara ceann ag leagan síos na lasca, agus tríd an paiste, a eascraíonn i ródú Sonraí a rialú comharthaí idir na mbloc feidhme éagsúla. I bhformhór mór na chuimhne úsáid freisin ag ríomhairí nua-aimseartha ar an mbealach seo. Dá bhrí ailtireacht ríomhaireachta Is von Neumann difriúil, mar shampla, ó Harvard, ionas nach ndéanann sé a bhaint as an príomh-agus taisce chuimhne.

réamhstair

Tugadh an chéad ríomhairí chlár seasta. Roinnt ríomhairí an-simplí a úsáid i gcónaí an dearadh nó chun críocha simplíocht nó oiliúna. Mar shampla, tá áireamhán deisce chomh maith le ríomhaire le clár seasta. Is féidir é a bheith ag obair leis an Basics na matamaitice, ach ní féidir é a úsáid mar phróiseálaí focal , nó a consól cluichí. Athrú ar an gclár meaisín seasta Éilíonn athshreangú, athstruchtúrú nó atheagrú den ghaireas. Ní raibh na ríomhairí is luaithe chomh caol, mar a forbraíodh iad den chéad uair agus chun críoch eolaíoch. Athchlárú le feiceáil i bhfad níos déanaí agus bhí sé próiseas laborious, ós rud é na léaráidí agus nótaí bainc bloc agus dearaí mionsonraithe dar críoch. Ba go háirithe deacair an bpróiseas nuachóirithe na bealaí a ghnóthú meaisín fisiciúil. Tógfaidh sé trí seachtaine a shuiteáil ar ENIAC agus ag iarraidh a dhéanamh sé ag obair.

Tá smaoineamh nua

Le ríomhaire, a stóráil clár i gcuimhne, d'athraigh gach rud. Stóráiltear i gcuimhne, tá siad deartha le sraith de threoracha. Ciallaíonn sé seo gur féidir leis an meaisín a fháil láithreach sraith treoracha a chur i gcrích na ríomhanna.

Baineann an dearadh na gclár sin leis an cód féin-a mhodhnú. Ba é ceann de na chéad plandaí le haghaidh den sórt sin rud a bhfuil gá le algartam a mhéadú nó a athrú ar an seoladh mar chuid na n-orduithe ar shlí eile. Bhí sé curtha de láimh i dearaí go luath. Bhí sé seo chomh tábhachtach nuair a cláir innéacs agus indíreach a phléann le tháinig saintréithe comónta atá ag an ailtireacht ríomhaireachta meaisíní John von Neumann. Úsáidí eile - a chur isteach sonraí go minic a úsáidtear i sruth na n-orduithe le réitigh láithreacha. Ach tá an cód féin-mhodhnú don chuid is mó Cáineadh toisc go bhfuil sé deacair de ghnáth a thuiscint agus dífhabhtaigh. Lena chois sin, bhí sé chomh maith le bheith mí-éifeachtach ó thaobh scéimeanna atáirgeadh agus caching na próiseálaithe nua-aimseartha.

Tríd is tríd, an cumas chun treoracha a chóireáil mar sonraí - tá sé seo an méid a dhéanann comhghabhálaithe, tiomsaitheoirí, cóimeálaithe, lódairí agus ionstraimí eile le rudaí a d'fhéadfadh cláir uathoibrithe. Mar sin a labhairt, chun cláir a scríobh cláir a scríobh. Ar scála níos lú, ionchuir agus aschuir oibríochtaí dian athfhillteacha, amhail manipulations BitBlt-image primitive nó picteilín agus rinn shaders in aimseartha 3D-grafaicí, a shuífear go bheith mí-éifeachtach a reáchtáil gan trealamh úsáideora.

Forbairt coincheap atá stóráilte sa chuimhne Clár

Matamaiticeoir Alan Turing, a raibh suim acu i an fhadhb loighic matamaitice i ndiaidh léachtaí Max Newman in Ollscoil Cambridge, scríobh alt i 1936, foilsíodh é in eagrán na Cumann Matamaitice na Londain. I é, chuir sé síos le meaisín hipitéiseach, a ghlaoigh sé "meaisín ríomhaireachta uilíoch", agus ar a dtugtar anois mar meaisín Turing uilíoch. Bhí sí stóráil gan teorainn (téarmaíocht nua-aimseartha - cuimhne), ina raibh an dá treoracha agus sonraí, a cruthaíodh agus an ailtireacht. Von Neumann tháinig acquainted le Turing ag an am nuair a bhí sé ina ollamh ar cuairt ag Cambridge i 1935, agus le linn a chosaint a thráchtas dochtúireachta in Institiúid Turing Staidéar Ard i Princeton (New Jersey) in 1936-1937.

Neamhspleách scríobh Ji Presper Eckert agus Dzhon Mochli, a d'fhorbair ENIAC Scoil na hInnealtóireachta Leictrí in Ollscoil Pennsylvania, mar gheall ar an coincheap an meaisín, a stórálann an clár i gcuimhne i mí na Nollag 1943. Nuair a phleanáil meaisín nua, an EDVAC, scríobh Eckert in Eanáir 1944 go mbeidh sé a stóráil na sonraí agus na gclár sa chuimhne gléas nua addressable ag baint úsáide as moill mearcair miotalach. Ba é an chéad uair a thógáil meaisín cleachtais a stórálann an clár i gcuimhne molta. Ag an am céanna, ní raibh sé féin agus Mauchly an eolas faoi obair na Turing (sa phictiúr thíos).

ailtireacht ríomhaire: Von Neumann Prionsabal

Bhí baint ag Von Neumann sa "Tionscadal Manhattan" ag an tSaotharlann Náisiúnta i Los Alamos, lenar cuireadh de cheangal ar méid ollmhór de ríomh. Mheall sé dó leis an tionscadal i samhradh na bliana 1944, an ENIAC. Tá chuaigh sé an plé ar an ríomhaire EDVAC forbartha. Laistigh den ghrúpa, scríobh sé páipéar dar teideal "an chéad dréacht-tuarascáil maidir le» EDVAC, bunaithe ar obair na Eckert agus Mauchly. Bhí sé nach bhfuil críochnaithe nuair a dháileadh a chomhghleacaí Goldstein tionscadal le von Neumann (dála an scéil, bhí stunned Eckert agus Mauchly an nuacht). Tá an cháipéis seo a léamh ag an iliomad de chomhghleacaithe von Neumann i Meiriceá agus san Eoraip agus bhí tionchar as cuimse ar an gcéad chéim eile d'fhorbairt ríomhaireachta.

Tá na prionsabail bhunúsacha de ailtireacht von Neumann, mar atá leagtha amach sa "chéad dréacht," fuarthas tóir ar fud, cé go clúdaithe Turing a tuairisc ar an áireamhán leictreonach, atá curtha síos go mion sa innealtóireacht agus cláir. Tá sé ráite agus cur i láthair an t-údar carr, ngairthí an Ríomhaireacht Uathoibríoch Inneall (ACE). Chuir sé é don choiste feidhmiúcháin na Saotharlainne Náisiúnta Fisiciúil na Breataine i 1946. Tar éis tamaill fiú an cur i bhfeidhm rathúil na dearaí ACE éagsúla táirgeadh.

tionscadail Tosaigh

Agus cuireann sé síos ar an tionscadal doiciméad von Neumann agus Turing ríomhaire stóráil sa chuimhne clár ar leith, ach tá an t-alt Von Neumann bhaint gcúrsaíocht níos mó sa tsochaí, agus ailtireacht ríomhaireachta ar tugadh ailtireacht John von Neumann.

I 1945, an tOllamh Neumann, a bhí ag obair ansin sa scoil innealtóireachta i Philadelphia, áit a bhfuair sé an chéad Tógadh ENIAC, arna n-eisiúint thar ceann a chomhghleacaithe tuairisc a thabhairt ar an dearadh loighciúil na ríomhairí digiteacha. Tugann an tuarascáil togra cothrom mionsonraithe do thógáil ar an meaisín, a tar éis éirí ó a dtugtar an EDVAC. Bhí sí ach le deireanas i Meiriceá, ach tá tuarascáil spreag a chruthú ar an von Neumann EDSAC.

Maniacs agus Joniacs

I 1947, d'fhoilsigh Burks, Goldstein agus von Neumann tuarascáil eile a chlúdaigh an tógáil cineál eile ghluaisteán (an pharailéil dhomhanleithid ama), a bhí ceaptha chun bheith an-tapa, in ann, b'fhéidir, chun suas le 20,000 oibríochtaí in aghaidh an tsoicind. Thug siad faoi deara go raibh an fhadhb gan réiteach i dtógáil é forbairt chuimhne oiriúnach, ní mór gach an t-ábhar a bheidh ar fáil láithreach. Gcéad dul síos, mhol siad a úsáid feadán bhfolús speisialta, ar a dtugtar an Selectron, cumadh ag an saotharlann Princeton. feadáin den sórt costasach, agus iad a dhéanamh an-deacair, go háirithe má tá tú ag baint úsáide as an ailtireacht. Von Neumann chinn ina dhiaidh sin a thógáil carr atá bunaithe ar chuimhne Williams. Tá an meaisín, a tugadh chun críche i Meitheamh 1952 ag Princeton, a bheith ar eolas go forleathan maniac (nó díreach Maniacs). Is é a dearadh spreagtha ag an creators ar thógáil an leath-dhosaen nó feistí níos samhail, atá á thógáil anois i Meiriceá agus ar a dtugtar Johniacs Comic.

prionsabail chruthú

Ceann de na is ríomhairí digiteacha nua-aimseartha, cuid lárnach d'fhorbairt agus feabhas ar an teicníc de ríomh leictreonach uathoibríoch léirithe ag an tSaotharlann Náisiúnta Fisiciúil i Teddington, áit a raibh sé deartha agus tógtha ag grúpa beag de matamaiticeoirí, innealtóirí agus innealtóirí taighde, le cúnamh ó roinnt innealtóirí táirgthe ón Electric English Company Ltd Tá an trealamh fós sa tsaotharlann, ach amháin mar fhréamhshamhail de plandaí i bhfad níos mó, ar a dtugtar an Ríomhaireacht Inneall uathoibríoch. Ach, in ainneoin an meáchan réasúnta beag agus ábhar an ach 800 comhlaí teirmianach, tá sé mar meaisín comhaireamh an-tapa agus versatile.

coincheapa bunúsacha agus na prionsabail teibí lena n-úsáidtear meaisíní foirmlithe Dr. Turing ar bhonn an gcéanna Chumann Londain Matamaitice i 1936, ach tá obair ar meaisíní den sórt sin sa Ríocht inar cuireadh moill ag an chogaidh. In 1945, lean an scrúdú a dhéanamh ar na fadhbanna a chruthú feistí den sórt sin ag an Dr tSaotharlann Náisiúnta Fisiciúil Vormsli, Ceannfort de chuid na Roinne Saotharlainne Matamaitice. Chuaigh sé isteach sa Turing agus a fhoireann bheag de shaineolaithe, agus leis an 1947 réamhphleanáil a bhí dul chun cinn go leor chun údar a thabhairt le bunú de ghrúpa ar leith.

An chéad ríomhairí ar an ailtireacht von Neumann

Cuirtear síos sa chéad tionscadal scéim atá in úsáid ag go leor ollscoileanna agus corparáidí a thógáil a gcuid ríomhairí féin. I measc iad, ach ILLIAC ORDVAC agus leagann teagasc ag luí.

Cuireadh chorprófar Foirgnimh phoiblí von Neumann i Manchain meaisín turgnamhach beag (SSEM), leasainm leanbh in Ollscoil Mhanchain, a rinne a chéad seoladh rathúil an gléas go seilbh an chuimhne chláir, 21 Meitheamh 1948.

Seoladh EDSAC Ollscoil Cambridge, an chéad ríomhaire praiticiúil leictreonach den chineál seo, go rathúil an chéad uair Bealtaine 1949.

Forbairt na samhlacha a cruthaíodh

Bhí deis ag machnamh ar na treoracha mar sonraí IBM SSEC agus léiríodh go poiblí 27 Eanáir, 1948. Tá an cumas atá daingnithe in US Pat. Mar sin féin, bhí sé meaisín páirteach leictrimheicniúla, seachas leictreonach go hiomlán. Go praiticiúil, bhí léigh na treoracha ó téip páipéar mar gheall ar a chuimhne teoranta.

Ba Leanbh an chéad ríomhaire go hiomlán leictreonach a reáchtáil na cláir a stóráil. Tá sé ar siúl clár fachtóireacht feadh 52 nóiméad, 21 Meitheamh 1948 tar éis tosú agus ríomh simplí tríd an ríomh a léiríonn go bhfuil an dá uimhir coprime.

Modhnaíodh ENIAC bheith ag obair mar ríomhaire primitive do inléite amháin, ach ar an ailtireacht céanna, agus tá sé léirithe ag 16 Meán Fómhair, 1948, agus seoladh clár Adele Goldstein eagraithe le cabhair ó von Neumann.

BINAC Chaith cláir tástála agus arís eile i mí Feabhra, Márta agus Aibreán 1949, cé nach raibh sé chun críche go dtí Meán Fómhair 1949. Lena chois sin, rinneadh tástálacha amach (cuid éirigh) ríomhairí leictreonach eile, atá ar saintréith de na ailtireacht. Von Neumann, dála an scéil, agus ar aghaidh ag obair ar an tionscadal "Manhattan". Sin sórt sin a fear versatile.

Éabhlóid an ailtireacht an chórais bhus

Tríd na blianta, cheana féin sa 60s agus 70s, ríomhairí i gcoitinne tar éis éirí níos lú agus níos tapúla, agus mar thoradh ar éabhlóid go ndeachaigh an ailtireacht ríomhaireachta von Neumann. Mar shampla, ceadaíonn an taispeáint ar an ionchur agus aschur chuimhne an seach feistí, sonraí, agus faoin mbealach a chomhtháthú isteach sa chóras rud a phróiseáil, fanfaidh siad i gcuimhne. D'fhéadfadh córas bus a úsáid chun córas modúlach a chur ar fáil le níos lú. Seo ar a dtugtar uaireanta an "cuíchóiriú" na hailtireachta. Le blianta ina dhiaidh sin, uaireanta nach bhfuil microcontrollers simplí úsáid roinnt gnéithe de shamhail tipiciúil d'fhonn laghdú ar an gcostas agus an méid. Ach lean ríomhairí móra an ailtireacht atá bunaithe, mar tá siad gnéithe breise feidhmíocht a fheabhsú.