Cad é prionsabal ailtireacht von Neumann? Conas a oibríonn meaisín von Neumann?

Sa lá atá inniu tá sé deacair a chreidiúint, ach níl sé ach 70 bliain ó shin le ríomhairí, gan a lán nach féidir a saol a shamhlú a thuilleadh. Ceann de na daoine a rinne ranníocaíocht chinntitheach dá gcruthú ná an eolaí Mheiriceá John von Neumann. Mhol sé na prionsabail ar a bhfuil an chuid is mó ríomhairí fós ag feidhmiú inniu. Smaoinigh ar conas a oibríonn meaisín von Neumann.

Nóta gairid beathaisnéis

Rugadh Janos Neiman i 1930 i mBúdaipeist, i dteaghlach Giúdach an-saibhir, a d'éirigh leis an teideal uasal a fháil. Bhí idirdhealú air ó óige le cumas gan íoc i ngach réimse. Ag 23 bliana d'aois, bhí Neiman cosanta cheana féin ar a thráchtas Ph.D. i bhfisic agus ceimic turgnamhach. I 1930, tugadh cuireadh d'eolaí óg a bheith ag obair sna Stáit Aontaithe, ag Ollscoil Princeton. Ag an am céanna, tháinig Neiman ar cheann de na chéad fhostaithe san Institiúid Ard-Léinn, áit a d'oibrigh sé mar ollamh go dtí deireadh a shaol. Bhí leasanna eolaíochta Neumann sách fairsing. Go háirithe, tá sé ar cheann de na cruthaitheoirí sa mhatamaitic ar mheicnic chandamach agus ar choincheap an uathoibrithe cheallacha.

Rannchuidiú le Faisnéisíocht

Sula fhaighimid amach cad nach bhfuil prionsabal freastal ar an ailtireacht Von Neumann, beidh sé suimiúil chun foghlaim faoi conas a tháinig an t-eolaí ar an smaoineamh a chruthú i ndáil le cineál ríomhaire nua-aimseartha.

Bhí sé ina shaineolaí i réimse na matamaitice pléascanna agus tonnta turraing, sna 1940í go luath, bhí comhairleoir eolaíoch ag von Neumann i gceann de shaotharlanna Oifig Arm-arm-arm na Stát Aontaithe. I bhfómhar na bliana 1943, tháinig sé i Los Alamos chun páirt a ghlacadh i bhforbairt Tionscadal Manhattan ag cuireadh pearsanta a cheannaire, Robert Oppenheimer. Roimh é, bhí sé de chúram aige fórsa comhbhrúcháin implosion a ghearradh ar an muirear buama adamhach don mhais chriticiúil. Chun é a réiteach, bhí ríomhanna móra ag teastáil, a rinneadh ar dtús ar áireamháin láimhe, agus níos déanaí ar thaiscitheoirí meicniúla IBM, ag baint úsáide as cártaí punch.

Von Neumann tháinig acquainted leis an t-eolas ar dhul chun cinn a chruthú ríomhairí electro-mheicniúil agus go hiomlán leictreonach. Go gairid bhí baint aige le forbairt ríomhairí EDVAC agus ENIAC, agus mar thoradh air sin thosaigh sé ag scríobh an obair "An chéad dréacht-tuarascáil ar EDVAC", an t-aon chríochnú gan a bheith críochnaithe, inar chuir sé smaoineamh iomlán ar an bpobal eolaíoch ar chóir ailtireacht ríomhaireachta a dhéanamh.

Prionsabail Von Neumann

Bhí sé ríthábhachtach ar fhaisnéisíocht mar eolaíocht faoin mbliain 1945, de réir mar a stóráiltear na ríomhairí go léir ina n-uimhreacha próiseáilte sa chuimhne 10ú, agus socraíodh cláir chun oibríochtaí a dhéanamh trí léim a shuiteáil ar an bpainéal paiste.

Chuir sé seo go mór le cumais ríomhairí. Ba é prionsabail von Neumann a tháinig chun cinn fíor. Go hachomair, is féidir iad a chur in iúl in aon abairt amháin: an t-aistriú chuig córas uimhir dhénártha agus prionsabal an chláir stóráilte.

Anailís

Breithnímid, ar na prionsabail atá bunaithe ar struchtúr clasaiceach inneall von Neumann, go mionsonraithe:

1. Aistriú chuig an gcóras dénártha ó dheachúlacha

Ceadaíonn an prionsabal seo de ailtireacht Neumann dúinn feistí loighic sách simplí a úsáid.

2. Rialú bogearraí ar ríomhaire leictreonach

Tá feidhmiú an ríomhaire faoi rialú ag sraith treoracha a fhorghníomhófar i ndiaidh a chéile ina dhiaidh sin. Chuir forbairt na gcéad mheaisín le clár a stóráil i gcuimhne an bunús le haghaidh cláir nua-aimseartha.

3. Déantar sonraí agus cláir i gcuimhne an ríomhaire a stóráil le chéile

Sa chás seo, tá an bealach céanna ag scríobh sa dá gcóras dénártha araon ag na sonraí agus ag orduithe an chláir, mar sin, i gcásanna áirithe, is féidir na gníomhartha céanna a dhéanamh mar atá thuas ar na sonraí.

Iarmhairtí

Ina theannta sin, tá na gnéithe seo a leanas ag ailtireacht inneall Fonnemann:

1. Tá seoltaí ag cealla cuimhne atá uimhrithe go seicheamhach

Buíochas leis an bprionsabal seo a chur i bhfeidhm, d'fhéadfaí athróga a úsáid i gcláir. Go háirithe, is féidir leat tagairt a dhéanamh d'áit chuimhne ar leith ag a seoladh.

2. An bhféadfaí aistriú coinníollach a dhéanamh le linn forghníomhú an chláir

Mar a luadh cheana, ní mór na horduithe sna cláir a fhorghníomhú go seicheamhach. Mar sin féin, is féidir aistriú a dhéanamh chuig réimse ar bith den chód.

Conas a oibríonn meaisín von Neumann

Is éard atá sa samhail mhatamaiticiúil stórála (chuimhne) , aonad loighce agus uimhríochta (ALU), rialú, agus ionchur agus gléasanna aschurtha. Scríobhann gach treoracha clár i gcealla cuimhne atá lonnaithe sa chomharsanacht, agus tá na sonraí lena phróiseáil i gcealla treallach.

Ba chóir go mbeadh aon fhoireann de:

• Sonraigh cén oibríocht ba chóir a dhéanamh;
• Seoltaí na gcealla cuimhne ina stóráiltear na sonraí bunaidh a bhfuil tionchar ag an ngníomh sonraithe orthu;
• Seoltaí na gcealla inar chóir an toradh a scríobh.

Déanann na ALU na hoibríochtaí a léiríonn na horduithe ar shonraí tosaigh ar leith a dhéantar, agus déantar na torthaí a scríobh i gcealla cuimhne, eadhon, a stóráiltear i bhfoirm atá áisiúil le haghaidh meaisínithe ina dhiaidh sin, nó a tharchur chuig an bhfeiste aschuir (monatóireacht, printéir, etc.) agus atá ar fáil don duine.

CU rialuithe gach cuid den ríomhaire. Faigheann sé go dtí na feistí eile comharthaí-orduithe "cad atá le déanamh", agus ó fheistí eile faigheann sé faisnéis faoi na stáit atá siad.

Tá clár speisialta ag an bhfeiste rialaithe ar a dtugtar "ceannaitheoir" an SC. Tar éis na sonraí foinse agus an clár a chur isteach sa chuimhne, scríobhann an SC seoladh an 1ú ordú. Léann an UC inneachar na cille ó chuimhne an ríomhaire, a bhfuil a sheoladh sa SC, agus é a chur sa "Clár Orduithe". Cinneann an gléas rialaithe an oibríocht a fhreagraíonn do ordú sonrach, agus cuireann "marcanna" i gcuimhne an ríomhaire na sonraí a bhfuil a seoltaí curtha in iúl ann. Next, an ALU nó crua-earraí ríomhaireachta ar aghaidh go dtí oibríocht, tar éis a bhfuil an t-ábhar SC athraigh ceann, m. E. Dírithe ar an ordú seo chugainn.

Criticism

Tá na heasnaimh agus na dearcadh nua-aimseartha ar ailtireacht von Neumann fós mar ábhar plé. Níor tugadh faoi deara go bhfuil na meaisíní a cruthaíodh ar na prionsabail a d'eascair an t-eolaí gan íoc seo foirfe le tamall ó shin.

Dá bhrí sin, i dticéid scrúdaithe ar eolaíocht ríomhaireachta, is minic gur féidir an cheist a fháil "an phrionsabal nach n-fhreagraíonn ailtireacht von Neumann agus cad iad na míbhuntáistí atá ann."

Agus é ag freagairt a dara cuid, is gá a léiriú:

• Chun bearna séimeantach a bheith ann idir teangacha cláir ardleibhéil agus an córas ordaithe;
• Ar an bhfadhb maidir le meaitseáil an OP agus bandaleithead an phróisis;
• Ar an ngéarchéim bogearraí atá ag teacht chun cinn, de bharr go bhfuil costas a chruthú i bhfad níos ísle ná an costas a bhaineann le forbairt crua-earraí, agus níl aon fhéidearthacht ann an tástáil iomlán a dhéanamh ar an gclár;
• An easpa ionchais maidir le luas, ós rud é go bhfuil a theorainn theoiriciúil bainte amach cheana féin.

Maidir leis an bprionsabal nach gcomhfhreagraíonn ailtireacht von Neumann, táimid ag caint faoi eagrú comhthreomhar líon mór sruthanna agus orduithe sonraí atá bunúsach in ailtireacht ilphróiseálaí.

Conclúid

Anois tá a fhios agat cad a fhreagraíonn ailtireacht von Neumann leis. Ar ndóigh, níl an eolaíocht agus an teicneolaíocht fós ar bun, agus, b'fhéidir go han-luath, beidh ríomhairí de chineál nua nua le feiceáil i ngach teach, a bhuíochas sin go mbeidh leibhéal da forbartha nua ag baint leis. Dála an scéil, cabhróidh an ullmhúchán don scrúdú an clár oiliúna "Architecture von Neumann." Éascaíonn acmhainní oideachais digiteacha den sórt sin foghlaim an ábhair agus deis a thabhairt chun do chuid eolais a mheas.