Von Neumann ailtireachd: eachdraidh a nochdas an teirm

Tha ailtireachd de von Neumann, ris an canar cuideachd von Neumann modail, no ailtireachd Princeton, stèidhichte air an dòigh a chaidh a mhìneachadh ann an 1945, fiosaics agus matamataics John von Neumann anns an aithisg "a 'chiad dreachd" coimpiutair EDVAC.

Tha cuairt ailtireachd

Tha an aithisg a 'toirt iomradh air von Neumann ailtireachd diagram de na eileagtronaigeach didseatach coimpiutair le pàirtean a dhèanamh suas de giollachd aonadan, anns a bheil:

• an àireamhachd loidsig aonad;
• clàran an giullachair;
• smachd Aonad òrdugh chlàr agus a 'phrògram counter;
• cuimhne airson stòradh dàta;
• an taobh a-muigh an àite-stòraidh uidheam;
• a-steach agus toradh uidheamachdan.

Tha ciall leasachadh a dhèanamh suas ann gu bheil fiosrachadh sam bith a stòradh air a 'choimpiutair fiosrachadh a chleachdadh leis a' phrògram, anns a bheil an t-obrachadh, a thaghadh dàta nach urrainn a bhith air a chluich aig an aon àm, a chionn iad a 'roinn cumanta bus. Tha e air ainmeachadh anns an "chiad dreachd", a tha a 'toirt iomradh air an neach-saidheans smuain mu dè bu chòir a bhith ailtireachd. Von Neumann ris an canar an suidheachadh seo a "dàlach", a bhios tric a 'cuingealachadh an coileanadh an t-siostam.

Tha na prionnsabalan von Neumann ailtireachd

Digital coimpiutair - coimpiutair, stòradh prògram a tha a gabhail a-steach prògram stiùireadh, dàta leughaidh, sgrìobhaidh, agus cuideachd a 'gabhail a-steach cothrom air thuaiream memory (RAM). Prionnsabalan Architecture le John von Neumann a mhìneachadh anns an obair aige "Tha a 'chiad phròiseact." A-rèir ris, coimpiutairean a stòradh anns a 'phrògram memory Bha an leasachadh thairis air na smachd coimpiutairean, leithid ENIAC. Bha Alasdair a 'phrògram le bhith cur an suidsichean, agus insertion de na cearnagan, a' toradh ann càbaladh dàta agus smachd comharran eadar na diofar fuincseanach blocaichean. Anns a 'mhòr-chuid de chuimhneachan cuideachd air a chleachdadh le nuadh-coimpiutairean anns an dòigh seo. Mar so a 'choimpiutair ailtireachd von Neumann tha eadar-dhealaichte, mar eisimpleir, bho Harvard, mar sin chan eil e a' cleachdadh a 'phrìomh agus tasgadan chuimhne.

ro-eachdraidheil

Tha a 'chiad choimpiutairean a thoirt stèidhichte phrògram. Nithean coimpiutairean gu math sìmplidh fhathast a 'cleachdadh dealbhadh seo no airson sìmplidheachd no adhbharan trèanaidh. Mar eisimpleir, àireamhair desktop a tha cuideachd a 'choimpiutair le prògram stèidhichte. Faodaidh e ag obair le na bunaitean matamataig, ach chan fhaodar a chleachdadh mar a giullachair- , no geamannan Console. Ag atharrachadh stèidhichte inneal prògram Feumaidh rewiring, ath-structaradh no ath-eagrachadh air uidheam. Tha a 'chiad coimpiutairean nach robh cho cumhang, mar a tha iad air a bhith a' leasachadh airson a 'chiad uair agus airson adhbharan saidheansail. Reprogramming nochd fada an dèidh sin agus bha e shaothaireachail a 'phròiseas, bho na bacaidh diagraman agus airgead-pàipeir agus a' crìochnachadh mionaideach dealbhaidhean. Gu h-àraid doirbh a bha am pròiseas ùrachaidh na corporra inneal ath-bheothachadh channels. Faodaidh gun gabh e trì seachdainean stàladh air ENIAC agus a 'feuchainn ri dhèanamh a tha e ag obair.

Tha beachd ùr

Le choimpiutair, a 'stòradh a' phrògram ann an cuimhne,-uile càil atharrachadh. Stòradh ann an cuimhne, gu bheil iad dealbhachadh le seata de stiùireadh. Tha seo a 'ciallachadh gu bheil an inneal urrainn bhad fhaighinn seata de stiùireadh a dhèanamh air an àireamhachadh.

Tha an dealbhadh phrògraman den leithid a 'buntainn ri fèin-' gleusadh an còd. Aon de na ciad lusan airson a leithid a rud a bha feum air an algairim a 'meudachadh no a atharrachadh an t-seòladh phàirt de àitheantan. Bha e air a chur a làimh tràth ann an dealbhaidhean. Tha seo cho cudromach nuair clàran-amais agus neo-dhìreach a 'dèiligeadh ri feartan cumanta a phianadh leis an coimpiutair ailtireachd John von Neumann innealan. Cleachdaidhean eile - cuir a-steach gu tric a 'cleachdadh an dàta ann an allt le grad-àitheantan fuasglaidhean. Ach fèin-gleusadh code gu ìre mhòr air a bhith a 'càineadh oir tha e mar as trice doirbh a thuigsinn agus a debug. A thuilleadh air sin, tha e cuideachd a bhith neo-èifeachdach a thaobh leth-bhreacan agus Tasgadh sgeamaichean Pròiseasaran latha an-diugh.

Le agus mòr, an comas a bhith a 'dèiligeadh ris a stiùireadh mar dàta - dè tha seo a' dèanamh assemblers, an trusaiche, assemblers, loaders agus innealan-ciùil eile, le rudan a ghabhas de prògraman fèin-ghluasadach. Agus a 'bruidhinn, a' sgrìobhadh prògraman a sgrìobhadh prògraman. Air sgèile nas lugha, tric dhian a-steach agus cur a-mach an obair, leithid BitBlt-ìomhaigh deuchainnean prìomhadail no piogsail agus Vertex shaders ann an nuadh-3D grafaigeachd, a chaidh a lorg gu bhith èifeachdach a ruith às aonais neach-cleachdaidh an uidheam.

Leasachaidh de bhun-bheachd air a stòradh ann am prògram memory

Mathematician Alan Turing, aig an robh ùidh ann an trioblaid matamataigeach loidsig dèidh Max Newman òraidean aig Oilthigh Cambridge, sgrìobh aiste ann an 1936, bha e air fhoillseachadh anns an lethbhreac de na Matamataigeach London Society. An seo, tha e iomradh air an inneal baralach, a ghairm e "inneal coimpiutaireachd choitcheann", agus a tha a-nis aithnichte mar choitcheann Turing inneal. Bha i neo-chrìochnach stòraidh (ann an nuadh briathrachas - memory), a tha an dà chuid dàta agus stiùireadh, a chaidh a chruthachadh agus ailtireachd. Von Neumann e eòlas air Turing aig àm nuair a bha e a 'tadhal air àrd-ollamh aig Chambridge ann an 1935, agus ann an cùrsa a' dìon a dhotaireil tràchdas aig Turing Institiùd Adhartach Study in Princeton (New Jersey) ann an 1936-1937.

Neo-eisimeileach Ji Presper Eckert agus Dzhon Mochli, a leasaich ENIAC Sgoil Electrical Engineering aig Oilthigh Pennsylvania, a sgrìobh mu dheidhinn na bun-bheachd an inneal, a Stores 'phrògram ann an cuimhne anns an Dùbhlachd 1943. Nuair planadh inneal ùr, an EDVAC, Eckert sgrìobh e anns an Fhaoilleach 1944, gum bi e a 'stòradh dàta agus prògraman ann an inneal ùr addressable cuimhne cleachdadh meatailt Gaoithe dàil. B 'e a' chiad uair an togail de chleachdadh inneal a Stores 'phrògram ann an cuimhne air a bhith a mholadh. Aig an aon àm, bha e fhèin agus Mauchly nach robh eòlach air an obair Turing (san dealbh gu h-ìosal).

Computer ailtireachd: von Neumann prionnsabal

Von Neumann bha an sàs ann an "Manhattan Pròiseact" aig an lann Nàiseanta ann an Los Alamos, a tha feum air tòrr mòr coimpiutadh. Tha e a thàladh dhan phròiseact ann an samhradh 1944 ENIAC. Chan e a-steach an còmhraidhean air an leasachadh EDVAC coimpiutair. Taobh a-staigh na buidhne seo, sgrìobh e pàipear leis an tiotal "A 'chiad dreachd den aithisg air an EDVAC», stèidhichte air an obair aig Eckert agus Mauchly. Bha e gun chrìochnachadh nuair a cho-obraiche Goldstein pròiseact a sgaoileadh le von Neumann (co-dhiù, agus Eckert Mauchly Chaidh cùis-iongnaidh naidheachd seo). Tha an sgrìobhainn seo air a bhith air a leughadh le dusanan de cho-oibrichean von Neumann ann an Ameireaga agus an Roinn Eòrpa agus bha mhòr-bhuaidh air an ath ìre de leasachadh a 'choimpiutair.

Tha na prionnsapalan bunaiteach von Neumann ailtireachd, mar a cur a-mach ann an "chiad dreachd," fhuair farsaing daoine, fhad 'sa Turing còmhdaichte aithisg aice air an dealanach àireamhair, a tha air a mhìneachadh gu mionaideach ann an innleadaireachd agus prògraman. Tha e air a bhith a ràdh agus taisbeanadh an t-ùghdar a 'chàir, a chaidh a ghairm an Fèin-ghluasadach Coimpiutaireachd Engine (ACE). Tha e a thoirt seachad e do na Comataidh Gnìomha na British Physical-lann Nàiseanta ann an 1946. An dèidh greis eadhon buileachadh soirbheachail nan diofar ACE dealbhaidhean a dhèanamh.

Start pròiseactan

Agus a 'phròiseict de von Neumann agus Turing sgrìobhainnean a' toirt iomradh air a 'choimpiutair a' stòradh ann an cuimhne sònraichte phrògram, ach an t-artaigil von Neumann choileanadh barrachd cuartachaidh anns a 'chomann-shòisealta, agus ailtireachd a' choimpiutair Chanar John von Neumann ailtireachd.

Ann an 1945, an t-Ollamh Neumann, a bha an uair sin ag obair ann an sgoil ann an innleadaireachd, Philadelphia, far a bheil e a 'chiad ENIAC a thogail, a-mach às leth a co-oibrichean aithris air loidsigeach dealbhadh didseatach coimpiutairean. Tha an aithisg a 'toirt seachad gu math mionaideach mholadh airson togail an inneal, a tha a-nis air ainmeachadh mar an EDVAC. Bha i bho chionn ghoirid a-mhàin a stèidheachadh ann an Ameireaga, ach tha an aithisg a bhrosnaich an cruthachadh von Neumann EDSAC.

Maniacs agus Joniacs

Ann an 1947, Burks, Goldstein agus von Neumann fhoillseachadh aithisg eile a bha a 'còmhdach a' togail seòrsa eile de chàraichean (an àm seo co-shìnte), a bha còir a bhith anabarrach luath, comasach, 's dòcha, a dhèanamh suas ri 20,000 obraichean gach dàrna. Iad fa-near gu bheil a 'fuasgladh trioblaid ann an togail de bha e a' leasachadh freagarrach cuimhne, a h-uile na a dh'fheumas a bhith ri fhaotainn anns a 'bhad. An toiseach, tha iad a 'moladh sònraichte a chleachdadh Vacuum tube, ris an canar Selectron, a chaidh a chruthachadh aig an obair-lann Princeton. A leithid de thiùban daor, agus gun dèan iad gu math doirbh, gu h-àraidh ma tha thu a 'cleachdadh seo ailtireachd. Von Neumann dèidh sin cho-dhùin a thogail càr stèidhichte air Williams cuimhne. An uidheam seo, a chaidh a chrìochnachadh san Ògmhios 1952 aig Princeton, air fàs ainmeil fad is farsaing Maniac (no dìreach Maniacs). Tha a dealbhachadh a tha air a bhrosnachadh le luchd-cruthachaidh air an togail de leth-dhusan no barrachd coltach innealan, a tha a-nis a thogail ann an Ameireaga, agus ghairm e èibhinn Johniacs.

cruthachadh prionnsapalan

Aon de na nuadh didseatach coimpiutairean,-steach leasachadh ann an dòigh fèin-ghluasadach eileagtronaigeach coimpiutadh tha air a bhith air a dhearbhadh aig Nàiseanta Physical lann ann Teddington, far an deach a dhealbhachadh agus a thogail le buidheann bheag de Mathematicians, innleadairean agus rannsachadh innleadairean, le cuideachadh àireamh de riochdachaidh innleadairean bho English Electric Company Ltd. Tha an uidheam a tha fhathast ann an obair-lann, ach a-mhàin mar shamhla dhen mòran nas motha a lus, a tha aithnichte mar an t Fèin-ghluasadach Coimpiutaireachd Engine. Ach, a dh'aindeoin an ìre mhath beag cuideam agus susbaint a-mhàin 800 thermionic bhalbh, tha e air leth luath agus goireasach cunntaidh inneal.

Bun-bheachdan agus eas-chruthach prionnsapalan àireamhachadh bhith a 'cleachdadh innealan air a chur ri chèile le Dr Turing air bunait an aon Lunnainn Matamataigeach Society ann an 1936, ach ag obair air a leithid innealan anns an RA air a bhith air dàil le' chogaidh. Ann an 1945, a 'sgrùdadh na duilgheadasan a bhith a' cruthachadh innealan sin a 'leantainn aig an lann Nàiseanta Physical Dr. Vormsli, Stiùireadair an Roinn Matamataig lann. Chaidh e dhan Turing agus a sgioba bheag de eòlaichean, agus gus an 1947 tòiseachaidh Bha planadh adhartach gu leòr gus ùghdarras math a 'stèidheachadh buidheann shònraichte.

Tha a 'chiad coimpiutairean air von Neumann ailtireachd

Tha a 'chiad phròiseact a' toirt iomradh air sgeama a chaidh a chleachdadh le mòran oilthighean agus na corporaidean a thogail dhaibh fhèin coimpiutairean. Nam measg, ach ILLIAC ORDVAC agus tha co-chòrdail teagasg seataichean.

Classical von Neumann ailtireachd Chaidh an cèill ann Manchester beag deuchainneach inneal (SSEM), far-ainm Baby aig Oilthigh Manchester, a rinn a 'chiad soirbheachail a chur air bhog an uidheam a' cumail cuimhne air a 'phrògram, 21 Ògmhios 1948.

EDSAC Oilthigh Chambridge, a 'chiad phractaigeach eileagtronaigeach coimpiutair de seòrsa seo, a chaidh a chur air bhog gu soirbheachail a' chiad turas anns a 'Chèitean 1949.

Tha leasachadh na modailean a chruthachadh

IBM SSEC bha an cothrom gus beachdachadh air a stiùireadh mar dàta agus a chaidh fhoillseachadh 27 Am Faoilleach, 1948. Tha an comas seo an cèill ann US Pat. Ach, b 'e pàirt electromechanical inneal, seach làn-eileagtronaigeach. Ann an cleachdadh, an stiùireadh a bha a 'leughadh bhon phàipear teip air sgàth a chuingealachadh chuimhne.

Baby a 'chiad làn-eileagtronaigeach coimpiutair a' ruith na prògraman a stòradh. Tha e Factoradh prògram a 'ruith airson 52 mionaid, 21 Ògmhios 1948 an dèidh a' tòiseachadh agus àireamhachadh sìmplidh a 'roinn an àireamhachadh a tha a' sealltainn gu bheil an dà àireamh tha coprime.

ENIAC chaidh atharrachadh a bhith ag obair mar prìomhadail a 'choimpiutair airson a leughadh a-mhàin, ach air an aon ailtireachd, agus air a shealltainn le 16 Sultain, 1948, agus a' cur air bhog Adele Goldstein prògram a chur air dòigh le cuideachadh von Neumann.

BINAC seachad grunn phrògraman deuchainn anns a 'Ghearran, Mhàrt agus sa Ghiblean 1949, ged nach robh e air a chrìochnachadh gus an t-Sultain 1949. A thuilleadh air sin, a 'ruith deuchainn a dhèanamh (cuid dhiubh soirbheachail) eileagtronaigeach eile coimpiutairean, a tha feart air ailtireachd. Von Neumann, co-dhiù, agus lean a bhith ag obair air "Manhattan" phròiseact. Sin a leithid a goireasach duine.

Evolution a 'bhus siostam ailtireachd

Tro na linntean, mar-thà anns na 60an is 70an, coimpiutairean anns an fharsaingeachd air a bhith nas lugha agus nas luaithe, a 'toradh ann an mean-fhàs a tha air a dhol tro' choimpiutair ailtireachd von Neumann. Mar eisimpleir, a 'taisbeanadh an taic agus toradh cuimhne a' leigeil fa leth innealan, dàta, agus stiùireadh air ciamar a cheanglas a-steach an t-siostam a bhios a bhith air an giullachd, fhathast ann an cuimhne. Tha bus siostam dh'fhaodadh a bhith air a chleachdadh a 'toirt seachad mhodalan siostam le nas lugha. Tha seo uaireannan ris an canar an "reusantachadh" ailtireachd. Ann deicheadan às dèidh sin, uaireannan sìmplidh microcontrollers nach eil a 'cleachdadh an cuid de fheartan àbhaisteach modail gus lùghdachadh na cosgais agus meud. Ach mòr coimpiutairean a 'leantainn a stèidheachadh ailtireachd, mar a tha iad air a chur ris a coileanadh a leasachadh.